Посвящается 65-летию запуска первого в мире искусственного спутника Земли
ГОСУДАРСТВЕННАЯ КОРПОРАЦИЯ ПО КОСМИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ «РОСКОСМОС»


ОТ «СПУТНИКА» |0 «ГЛОНАССА»
ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ АВТОМАТИЧЕСКИХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
ГОСУДАРСТВЕННАЯ КОРПОРАЦИЯ ПО КОСМИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ «РОСКОСМОС»
2022


И «СПУТНИКА» ДО «ГЛИИССА»
НАУЧНЫЙ РЕДАКТОР ЧЛЕН-КОРРЕСПОНДЕНТ РАН И.В.БАРМИН
РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ КОСМОНАВТИКИ ИМЕНИ К.Э.ЦИОЛКОВСКОГО 2022


УДК 629.783:523.3(470+571 )(091)
ББК 39.62(2Рос)г 0-80
0-80 От «Спутника» до «Глонасса». - Москва: Столичная Энциклопедия. - 2022. - 408 стр.
ISBN 978-5-903989-60-7
Научный редактор
Бармин И.В, Президент Российской академии космонавтики им. К.Э.Циолковского, член-корр. РАН
Составитель
Первов МЛ, академик Российской академии космонавтики имени К.Э.Циолковского
Редколлегия
Ахметов Р.НЧ первый заместитель генерального директора - генеральный конструктор - начальник ЦСКБ АО «РКЦ «Прогресс», д.т.н.
Ефремов ГЛ Герой Социалистического Труда, Герой Труда Российской Федерации, Почетный Генеральный директор - Почетный Генеральный конструктор АО «ВПК «НПО машиностроения», к.т.н.
Колмыков ВЛ генеральный директор АО «НПО Лавочкина», к.т.н.
Кошлаков В.В„ генеральный директор АО ГНЦ «Центр Келдыша», д.т.н.
Мисник В.П, генеральный директор - генеральный конструктор АО «Корпорация «Комета», д.т.н.
Тестоедов НЛ с 2006 по 2022 г. - генеральный директор, генеральный конструктор АО «Информационные спутниковые системы» им. академика М.Ф.Решетнёва», академик РАН
В книге рассказывается об истории создания и развития отечественных автоматических космических аппаратов от первого искусственного спутника Земли до современных. Опубликованы данные о всех основных российских космических аппаратах, включая автоматические космические аппараты для фундаментальных научных исследований, связи, аппараты телевещания, ретрансляции информации, навигации и координатометрии, дистанционного зондирования Земли, обзорного фотонаблюдения и картографирования, гидрометеорологии и мониторинга, космического оптико-электронного наблюдения, исследования природных ресурсов Земли, боевого управления, космического обнаружения стартов баллистических ракет, разведки, целеуказания и другие.
Книга посвящается 65-летию запуска первого в мире искусственного спутника Земли.
УДК 629.783:523.3(470+571 )(091) ББК 39.62(2Рос)г
ISBN 978-5-903989-60-7
© М.А.Первов, составление, 2022 © ООО «Издательский дом «Столичная Энциклопедия», оформление, 2022


ВСТУПЛЕНИЕ
Используя передовые технологии, оставив позади развитые страны мира, Советский Союз 4 октября 1957 года вывел на орбиту первый искусственный спутник Земли. Началась новая эра развития человечества - эра освоения космического пространства. Позже в космос устремились другие государства. Но Советский Союз был и останется навсегда первым и только первым.
После запуска первых спутников в нашей стране многие политики, ученые, конструкторы сделали вывод о том, что в освоении космоса больше нет ничего невозможного. Появились проекты автоматических межпланетных станций, луноходов, проекты пилотируемых полетов на Луну, Венеру, Марс, проекты создания инопланетных обитаемых станций.
Изобретения стремительно превращались в проекты, проекты столь же стремительно превращались в готовые изделия, готовые изделия устремлялись в космос. Наука и техника продвигались вперед семимильными шагами, ракетно-космическая отрасль еще не обросла бюрократией, и сложнейшие вопросы решались в кратчайшие сроки. В ракетно-космическую кооперацию так или иначе вошли все отрасли военно- промышленного комплекса страны. Небольшой шарик весом 83,6 килограмма дал толчок ускоренному развитию многих отраслей промышленности.
Постепенно космические проекты становились реалистичными и прагматичными. От фантастики отказались. Наиболее сложные и затратные программы перенесли на будущее. Началось интенсивное развитие автоматических космических аппаратов радиосвязи и телевещания, фундаментальных научных исследований и дистанционного зондирования Земли, навигации и гидрометеорологии. Успешно развивалась раз¬
работка космических аппаратов военного и двойного назначения, что способствовало укреплению обороноспособности и безопасности нашей страны. Одним из ярких примеров развития космических систем на базе автоматических космических аппаратов явилась глобальная навигационная спутниковая система «ГЛОНАСС», активно используемая как в интересах обороны и безопасности России, так и ускорения социально-экономического развития нашей страны.
История ракетно-космической науки и техники чрезвычайно важна. Обладая знаниями о том, как развивались наука и техника, мы начинаем понимать, благодаря чему осуществлялось движение вперед, что являлось сдерживающим фактором, на чем сосредоточить внимание сегодня и в перспективе, от чего следует отказаться.
Авторами этой исторической книги стали руководители предприятий, генеральные, главные конструкторы, ученые, ведущие специалисты, ветераны ракетно- космической отрасли. Их статьи содержат достоверную, систематизированную информацию о создании всех основных автоматических космических аппаратов от первого искусственного спутника Земли до современных спутников.
Надеюсь, книга будет интересна и полезна как ветеранам, чьим трудом была создана отрасль, так и сегодняшним специалистам и молодым людям, обдумывающим планы на будущее.
ЮЛБорисов, генеральный директор Государственной корпорации по космической деятельности «Роскосмос»
5


Глава 1
ПЕРВЫЕ ИСКУССТВЕННЫЕ СПУТНИКИ ЗЕМЛИ
Используя передовые технологии, оставив позади развитые страны мира,
Советский Союз 4 октября 1957 года вывел на орбиту первый искусственный спутник Земли


Глава 1
Т?.г4.(мкам1&,
М.С.ХамжоЯ, V.EfHzpfnoK, &&!Ша$араВ.
ПАО «РКК «Энергия»
СОЗДАНИЕ ПЕРВЫХ В МИРЕ ИСКУССТВЕННЫХ СПУТНИКОВ ЗЕМЛИ1
Занимаясь созданием баллистических ракет дальнего действия, особенно межконтинентальной ракеты Р-7, С.П.Королев постоянно возвращался к идее практического освоения космоса. Его мечта приобретала реальные очертания и была близка к осуществлению. Состоявшиеся встречи С.П.Королева с ведущими учеными страны по различным направлениям науки, особенно по геофизике и астрономии, определили основные задачи исследований в космическом пространстве. 16 марта 1954 г. состоялось совещание у академика М.В.Келдыша, где был определен круг научных задач, решаемых с помощью искусственных спутников Земли. Об этих планах поставили в известность Президента Академии наук СССР
А.Н.Несмеянова.
27 мая 1954 г. С.П.Королев обратился к Д.Ф.Устинову с предложением о разработке ИСЗ и направил ему докладную записку «Об искусственном спутнике Земли», подготовленную М.КТихонравовым, в которой давался подробный обзор состояния работ по ИСЗ за рубежом. При этом высказывалась основополагающая мысль о том, что «ИСЗ есть неизбежный этап на пути развития ракетной техники, после которого станут возможными межпланетные сообщения». Обращалось внимание на то, что за последние два-три года возросло внимание зарубежной печати к проблеме создания ИСЗ и межпланетным сообщениям. Заботились инициаторы работ по ИСЗ и о том, чтобы сообщить нужную информацию на этот счет и другим ответственным
лицам, принимавшим решение, поскольку вопросы приоритета должны быть главным аргументом для всего последующего периода развития космонавтики. В августе 1954 г. Совет Министров СССР утвердил представленные ВАМалышевым, Б.Л.Ванниковым, М.В.Хруничевым и К.Н.Рудневым предложения по проработке научно-теоретических вопросов, связанных с космическим полетом.
Среди инициаторов постановки вопроса об ИСЗ постепенно зрела уверенность, что удастся добиться положительного решения. По указанию С.П.Королева
Вид РКК «Энергия»
1 Полный текст статьи см. в книге «История развития автоматических космических аппаратов» / Сер. «Развитие
отечественной ракетно-космической науки и техники». Т. 3. - М.: Столичная Энциклопедия, 2015. - Стр. 8-17.
7


Первые искусственные спутники Земли
сотрудник ОКБ-1 И.ВЛавров подготовил предложения по организации работ над космическими объектами. Докладная записка на эту тему, датированная 16 июня 1955 г., содержала многочисленные пометки С.П.Королева, которые позволяют судить о его отношении к отдельным положениям документа. Больше всего ему понравилась мысль о том, что «создание ИСЗ будет иметь огромное политическое значение как свидетельство высокого уровня развития нашей отечественной техники».
Важное значение для положительного решения вопроса имело совещание 30 августа 1955 г. у председателя ВПК В.М.Рябикова. С.П.Королев шел на заседание к В.М.Рябикову с новыми предложениями. По его заданию начальник сектора ОКБ-1 Е.Ф.Рязанов подготовил данные о параметрах космического аппарата для полета к Луне. Для этого были предложены два варианта третьей ступени ракеты Р-7 с компонентами топлива кислород-керосин и моноокись фтора - этиламины. Аппарат, доставляемый к Луне, должен был иметь массу 400 кг в первом варианте и 800-1000 кг - во втором. М.В.Келдыш поддержал идею создания трехступенчатой ракеты для исследования Луны, однако инженер- полковник А.Г.Мрыкин выразил озабоченность, что будут сорваны сроки разработки ракеты Р-7 и что разработка спутника отвлечет внимание от основных работ, поэтому предложил отложить создание спутника
до завершения испытаний ракеты Р-7. Постановление о работах по ИСЗ было принято 30 января 1956 г. Это постановление предусматривало создание в 1957— 1958 гг. и выведение ракетой типа Р-7 неориентированного ИСЗ (объект «Д») массой 1000-1400 кг с аппаратурой для научных исследований массой 200-300 кг.
Этим же постановлением общее научное руководство и обеспечение аппаратурой для исследований возлагалось на Академию наук СССР; создание ИСЗ как специального носителя аппаратуры для научных исследований - на Министерство оборонной промышленности (головной исполнитель ОКБ-1); разработка комплекса системы управления, радиотехнической аппаратуры и телеметрических систем - на Министерство радиотехнической промышленности; создание гироскопических приборов - на Министерство судостроительной промышленности; разработка комплекса наземного пускового, заправочного и подъемно-транспортного оборудования - на Министерство машиностроения; проведение пусков - на Министерство обороны.
Разработку эскизного проекта ИСЗ поручили проектному отделу, руководимому С.С.Крюковым; научным консультантом стал М.К.Тихонравов. Над эскизным проектом работал сектор Е.Ф.Рязанова в составе И.ВЛаврова, В.В.Молодцова, В.И.Петрова,
Н.П.Кутыркина, А.М.Сидорова, Л.Н.Солдатовой, М.С.Флорианского, Н.П.Белоусова, В.В.Носкова и др.
*
в
Инициаторы предложения о запуске искусственного спутника Земли с использованием межконтинентальной баллистической ракеты Р-7. Фото 1970 г. Сидят: В.Н.Галковский, Г.Ю.Максимов, Л.Н.Солдатова, М.К.Тихонравов, И.М.Яцунский; стоят: Г.М.Москаленко, О.В.Гурко, И.К.Бажинов
8


Глава 1
Торжественное собрание в Колонном зале Дома Союзов, посвященное 100-летию со дня рождения К.Э.Циолковского, на котором С.П.Королев, выступая с докладом, заявил: «В ближайшее время с научными целями в СССР будут произведены первые пробные пуски искусственных спутников Земли». 1957 г.
К июлю 1956 г. эскизный проект был готов. Соответствующие проекты были разработаны смежными организациями. К моменту завершения проекта определился состав научных задач, решаемых спутником, что составило идейную основу новой разработки. С помощью спутника «Д» предусматривалось проведение научных исследований, включая измерение плотности и ионного состава атмосферы, корпускулярного излучения Солнца, магнитных полей, изучение космических лучей и т.д. Наряду с этими задачами планировалось получение данных, относящихся к созданию более совершенных ориентированных ИСЗ, в частности по тепловому режиму спутника, торможению его в верхних слоях атмосферы и продолжительности обращения на орбите, особенностям движения относительно центра масс, точности определения координат и параметров орбиты, вопросам энергопитания бортового оборудования с использованием солнечных батарей. Поставленные задачи определили конструкцию головной части ракеты и космического спутника «Д». Спутник имел герметичный корпус конической формы со сферическим днищем. На участке выведения спутник был защищен сбрасываемым кожухом. На поверхности спутника располагались жалюзи системы терморегулирования, состоящие из 16 отдельных секций, открывающих и закрывающих змеевики-радиаторы с помощью четырех электроприводов, управляемых системой электроавтоматики СТР. Кроме того, на поверхности спутника были смонтированы солнечные батареи (че¬
тыре секции на боковой поверхности, четыре - на верхнем и одна - на нижнем днище). На спутнике впервые была установлена система управления бортовым комплексом с автоматическим электронным программновременным устройством и радиорелейным обменом данными «космический аппарат - Земля» о состоянии систем спутника по замкнутому контуру. В качестве основного компонента СУБК был применен логический автомат в виде единого электрического комплекса для обработки команд управления, формирования и выдачи команд в системы распределения электроэнергии и подрыва пиротехнических средств. Бортовые системы к логическому автомату подключались с помощью кабельной сети.
На Земле создавался комплекс средств, обеспечивающих получение информации, передаваемой со спутника, наблюдение за его орбитой, а также передачу необходимых команд на борт спутника. Такой комплекс должен был включать достаточно большое количество измерительных пунктов (до 15), размещенных на территории СССР. При чрезвычайно коротких сроках создания спутника для наблюдения за его полетом приходилось рассчитывать только на средства наблюдения, предназначенные для ракеты Р-7, ограничить время полезной работы спутника всего 7-10 сутками и не надеяться на достаточную точность измерений орбиты.
Такой заранее ограниченный подход оправдывался тем, что спутник «Д» был только предпосылкой для разработки ориентированнэго спутника («ОД»), снаб¬
9


Первые искусственные спутники Земли
женного системой ориентации, сбрасываемой капсулой для доставки результатов исследований с орбиты на Землю и легкой малогабаритной аппаратурой.
К концу 1956 г. выяснилось, что есть реальная угроза срыва намеченных планов по запуску ИСЗ типа «Д» из-за трудностей создания научной аппаратуры и более низкого удельного импульса тяги в пустоте двигателей ракеты Р-7 (304 вместо 309-310 кгс-с/кг по проекту). Правительством был установлен новый срок запуска - апрель 1958 г. В связи с этим ОКБ-1 внесло предложение о запуске простейшего спутника массой порядка 100 кг в апреле-мае 1957 г., до начала Международного геофизического года (июль 1957 г). В связи с новым предложением ОКБ-1 15 февраля 1957 г. было принято Постановление, предусматривающее выведение простейшего неориентированного спутника Земли (объект «ПС») на орбиту, проверку возможности наблюдения за ним на орбите и прием сигналов, передаваемых с объекта «ПС». Предполагалось выведение двух спутников с использованием двух ракет Р-7 (8К71). Запуск спутников разрешался
только после одного-двух пусков ракеты Р-7 с положительными результатами.
Простейший спутник ПС-1 представлял собой контейнер сферической формы диаметром 580 мм. Его корпус состоял из двух полуоболочек со стыковочными шпангоутами, соединенных между собой 36 болтами. Герметичность стыка обеспечивалась резиновой прокладкой. После сборки контейнер заполнялся осушенным азотом до давления 1,3 кгс/см2. В верхней полуоболочке располагались две антенны длиной 2,4 м и две по 3,9 м, а также пружинный механизм, разводящий штыри на угол 35 ° от продольной оси контейнера. Антенны разрабатывала лаборатория М.В.Краюшкина.
Снаружи верхняя полуоболочка была покрыта защитным экраном, а на ее внутренней поверхности находился кронштейн для крепления радиопередатчика (разработчик - В.И.Лаппо (НИИ-885), главный конструктор - М.С.Рязанский). Блок электропитания, состоящий из трех батарей на основе серебряно-цинковых элементов, был создан в Институте источников тока под руководством Н.С.Лидоренко. В состав аппаратуры ПС-1 вхо-
Чертеж контейнера первого ИСЗ. Пояснительная подпись:
«1. Установка приборов, испытания контейнера на герметичность, заправка газом, а также испытания аппаратуры на функционирование должны производиться по соответствующим техническим условиям и инструкциям.
2. 	В окончательно собранном контейнере должно быть проверено положение центра тяжести, при этом допустимое отклонение относительно продольной оси должно быть не более 3 мм.
3. 	Аппаратуру и штыри антенн транспортировать отдельно в специальной укупорке.
4. Определение центра тяжести производить без штырей антенн»
10


Глава 1
Первый в мире искусственный спутник Земли 11


Первые искусственные спутники Земли
дили также дистанционный переключатель, вентилятор системы терморегулирования, сдвоенное термореле и контрольные термо- и барореле.
Радиопередатчик мощностью 1 Вт периодически излучал сигналы длительностью 0,4 с попеременно на волнах 7,5 и 15 м. Длительность сигналов изменялась при повышении (выше 50 °С) или понижении (ниже 0 °С) температуры и при падении давления ниже 0,35 кгс/см2 за счет срабатывания одного из контрольных термо- или барореле. Температура в ПС-1 поддерживалась вентилятором, срабатывающим от термореле при температуре выше 23 °С. Источники энергопитания были рассчитаны на беспрерывную работу в течение двух недель. Общая масса ПС-1 составила 83,6 кг. Для стыковки ПС-1 с ракетой предусматривался специальный переходный отсек. Система отделения обеспечивала сброс головного обтекателя и отделение спутника от центрального блока ракеты.
Работа производственников и конструкторов при изготовлении первого ИСЗ проводилась одновременно из- за очень сжатых сроков. Основная трудность была в изготовлении сферических полуоболочек гидровытяжкой, их сварке со шпангоутом и полировке наружных поверхностей: на них не допускалась даже малейшая царапина, сварка швов должна была быть герметичной и контролировалась рентгеном, а герметичность собранного контейнера проверялась гелиевым течеискателем ПТИ-4.
При экспериментальной отработке спутника проводились макетирование размещения бортовой аппаратуры, кабельной сети и механизмов; проверка на герметичность спутника после его сборки с помощью гелиевого
течеискателя; отработка процессов сброса головного обтекателя и отделения спутника от ракеты-носителя (макетный образец спутника многократно стыковался и отстыковывался от PH с одновременным сбросом головного обтекателя); исследование теплового режима в целях определения реальных температур спутника. Экспериментальная отработка спутника подтвердила высокую надежность его конструкции, аппаратуры, что позволило принять решение о его запуске.
Подготовка спутника к полету на полигоне проводилась в монтажно-испытательном корпусе технической позиции PH, где было организовано для этого специальное рабочее место. Все системы спутника подвергались проверке на функционирование. Подготовка ракеты 8К71ПС на технической позиции шла под особым контролем и наблюдением, причем особое внимание уделялось контролю правильности прохождения команд на сброс головного обтекателя и отделение спутника. Запуск ракеты с первым искусственным спутником Земли осуществлялся в соответствии с «Программой проведения пробных запусков простейших неориентированных ИСЗ (объект «ПС») с помощью изделия 8К71ПС», утвержденной Д.Ф.Устиновым, В.Д.Калмыковым,
А.Н.Несмеяновым, В.М.Рябиковым, М.И.Неделиным. Пуск ракеты-носителя 8К71ПС № М1-ПС с первым ИСЗ состоялся 4 октября 1957 г. в 22 ч 28 мин по московскому времени (это был пятый пуск ракеты Р-7). Вторая ступень ракеты со спутником вышла на орбиту с перигеем 228 и апогеем 947 км и временем одного оборота вокруг Земли 96,2 мин. ИСЗ отделился от второй ступени ракеты-носителя на 315-й секунде после старта.
Размещение аппаратуры в первом ИСЗ:
1 - сдвоенное термореле системы терморегулирования ДТК-34;
2 - радиопередатчик Д-200;
3 - контрольное термореле и барореле;
4 - гермоввод;
5 - антенна;
6 - блок питания;
7 - штепсельный разъем;
8 - пяточный контакт;
9 - вентилятор;
10-диффузор;
11 -дистанционный переключатель;
12 - экран
12


Глава 1
Компоновочная схема головной части изделия 8К71ПС:
1 -реактивное сопло;
2 - переходной отсек;
3 - спутник;
4 - обтекатель
Принципиальная пневмосхема отделения спутника и отвода корпуса:
1 - пиропатроны;
2 - пироприставка;
3 - клапан;
4-ЭПК;
5 -дроссельная шайба;
6-рессивер
СООБЩЕНИЕ ТАСС о запуске первого искусственного спутника Земли
В течение ряда лет в Советском Союзе ведутся научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по созданию искусственных спутников Земли. Как уже сообщалось в печати, первые пуски спутников в СССР были намечены к осуществлению в соответствии с программой научных исследований Международного геофизического года.
В результате большой напряженной работы научно-исследовательских институтов и конструкторских бюро создан первый в мире искусственный спутник Земли. 4 октября 1957 года в СССР произведен успешный запуск первого спутника. По предварительным данным, ракета-носитель сообщила спутнику необходимую орбитальную скорость около 8000 метров в секунду. В настоящее время спутник описывает эллиптические траектории вокруг Земли, и его полет можно наблюдать в лучах восходящего и заходящего Солнца при помощи простейших оптических инструментов (биноклей, подзорных труб и т.п.).
Согласно расчетам, которые сейчас уточняются прямыми наблюдениями, спутник будет двигаться на высотах до 900 километров над поверхностью Земли; время одного полного оборота спутника будет 1 час 35 мин, угол наклона орбиты к плоскости экватора равен 65 °. Над районом города Москвы 5 октября 1957 года спутник пройдет дважды - в 1 час 46 мин ночи и в 6 час 42 мин утра по московскому времени. Сообщения о последующем движении первого искусственного спутника, запущенного в СССР 4 октября, будут передаваться регулярно широковещательными радиостанциями.
Спутник имеет форму шара диаметром 58 см и весом 83,6 кг. На нем установлены два радиопередатчика, непрерывно излучающие радиосигналы с частотой 20,005 и 40,002 мегагерц (длина волны
13


Первые искусственные спутники Земли
Государственная комиссия по запуску первого искусственного спутника Земли. Сидят (слева направо):
Г.Р.Ударов, ИЛ.Булычев, А.Г.Мрыкин. М.В.Келдыш, С.П.Королев (технический руководитель), В.М.Рябиков (председатель комиссии), М.И.Неделин, Г.Н.Пашков, В.П.Глушко, В.П.Бармин: стоят: М.С.Рязанский, К.Н.Руднев,
НА.Пилюгин, С.М.Владимирский, В.И.Кузнецов
около 15 и 7,5 метра соответственно). Мощности передатчиков обеспечивают уверенный прием радиосигналов широким кругом радиолюбителей. Сигналы имеют вид телеграфных посылок длительностью около 0,3 с, с паузой такой же длительности. Посылка сигнала одной частоты производится во время паузы сигнала другой частоты.
Научные станции, расположенные в различных точках Советского Союза, ведут наблюдение за спутником и определяют элементы его траектории. Так как плотность разреженных верхних слоев атмосферы достоверно неизвестна, в настоящее время нет данных для точного определения времени существования спутника и места его вхождения в плотные слои атмосферы. Расчеты показали, что вследствие огромной скорости спутника в конце своего существования он сгорит при достижении плотных слоев атмосферы на высоте нескольких десятков километров.
В России еще в конце XIX века трудами выдающегося ученого К.Э.Циолковского была впервые научно обоснована возможность осуществления космических полетов при помощи ракет.
Успешным запуском первого созданного человеком спутника Земли вносится крупнейший вклад в сокровищницу мировой науки и культуры. Научный эксперимент, осуществляемый на такой большой высоте, имеет громадное значение для познания свойств космического пространства и изучения Земли как планеты нашей Солнечной системы.
В течение Международного геофизического года Советский Союз предполагает осуществить пуски еще нескольких искусственных спутников Земли. Эти последующие спутники будут иметь увеличенные габариты и вес, и на них будет проведена широкая программа научных исследований.
Искусственные спутники Земли проложат дорогу к межпланетным путешествиям, и, по-видимому, нашим современникам суждено быть свидетелями того, как освобожденный и сознательный труд людей нового, социалистического общества делает реальностью самые дерзновенные мечты человечества.
«Правда», 5 октября 1957 г.
14


Глава 1
- v■’S
<‘Хн
*
Аналог первого ИСЗ в музее РКК «Энергия»
В память о начале космической эры на площадке 1 космодрома Байконур установлена стела по проекту испытателей космодрома Е.Н.Корнилова и В.В.Евтеева. Надпись гласит: «Здесь гением советского человека начался дерзновенный штурм космоса (1957 г.)»
Спутник находился на орбите до 4 января 1958 г., совершив 1440 оборотов, центральный блок ракеты совершил 882 оборота вокруг Земли и вошел в плотные слои атмосферы 2 декабря 1957 г. Запуск первого спутника Земли и его полет получил ошеломляющий мировой резонанс. Практически вся мировая пресса говорила об этом событии.
После окончания работ с первым спутником практически все участники работ по его запуску были отпущены в отпуск. Но уже 10 октября 1957 г. по личной просьбе Н.С.Хрущева было принято решение о срочной подготовке и запуске нового спутника Земли к 40-ле- тию Октября. Во исполнение этого решения проектный отдел предложил закрепить к переходному отсеку центрального блока ракеты специальную раму, в состав которой вошли герметичная кабина с подопытным животным, герметичный корпус первого спутника с радиопередатчиком и прибор для исследования ультрафиолетового и рентгеновского излучения Солнца. Спутник закрывался головным обтекателем, сбрасываемым в конце активного участка полета.
Для передачи на Землю значительно увеличенной информации на ракете устанавливалась многоканальная система «Трал», разработанная в КБ МЭИ под руководством А.Ф.Богомолова. Эта телеметрическая система после активного участка траектории с помощью специального программного устройства переключалась на передачу информации с систем спутника во время его орбитального полета. Ведущим конструктором по спутнику ПС был М.С.Хомяков. В разработке проектной и конструкторской документации на новый спутник принимали участие К.Д.Бушуев, С.О.Охапкин, С.С.Крюков, Г.Г.Болдырев, Э.И.Корженевский, И.С.Прудников, Я.П.Коляко, М.К.Тихонравов, Н.А.Ку- тыркин, И.В.Кузнецов, Б.С.Горбачев, В.В.Носков, Е.Ф.Рязанов, П.И.Ермолаев, П.Ф.Тюриков, Р.Ф.Ап- пазов, С.С.Лавров, И.В.Лавров, В.Н.Дудников, Н.П.Герасимов, Ю.М.Фрумкин, Л.Н.Солдатова, А.И.Нечаев, Б.П.Плотников, М.С.Илюхина, В.И.Фрумсон и др. Изготовление спутника ПС-2 шло с целым рядом отступлений от принятых на производстве порядков. Отсутствовали рабочие чертежи ПС-2 (были только чертежи трех сборок, без которых обойтись было совершенно невозможно). Выручала высокая квалификация слесарей-сбор- щиков, особенно ЮДСилаева, М.И.Воскобойникова, М.С.Клейменова и Н.П.Молокова, и непрерывное дежурство на рабочих местах инженеров КБ.
Экспериментальная отработка спутника ПС-2 по объему работ была аналогична работам со спутником ПС-1, за исключением того, что не проводилась отработка процесса отделения спутника от PH, т.к. спутник ПС-2 в полете не отделялся от PH. Герметичность спутника проверялась в барокамере, макетирование
15


% *
Первые искусственные спутники Земли
С.П.Королев. Байконур. 1965 г. 16


Глава 1
М.С.Хомяков
Второй ИСЗ массой 508,3 кг. На его борту впервые находилось живое существо собака Лайка
происходило одновременно со сборкой штатного образца, все служебные системы и научная аппаратура спутника испытывались на функционирование, а также тщательно проверялись кабина и система автоматики кормления собаки.
После окончания всех проверок кабина была передана медицинской группе для установки источников питания, пищи и посадки животного. Однако после установки в кабину источников питания при малейших ее толчках начиналось искрение. Оказалось, что электрическая схема кабины была сделана однопроводной, клеммы батарей не изолированы, а кабельная сеть изготовлена с применением металлической экранной оплетки. Пришлось все это исправлять.
Подготовка ракетно-космического комплекса на стартовой позиции проходила без замечаний. Пуск PH 8К71ПС № М1-2ПС (второй ИСЗ) был произведен 3 ноября 1957 г. в 7 ч 22 мин по московскому времени.
Аналог второго ИСЗ в музее РКК «Энергия»
Спутник совершил 2570 оборотов вокруг Земли и прекратил существование 14 апреля 1958 г. По орбите ИСЗ впервые совершило полет живое существо - собака Лайка. Работы по подготовке к запуску спутника типа «Д» шли своим чередом. Для запуска спутника на базе ракеты Р-7 была разработана ракета 8А91 с некоторым форсированием тяги двигательных установок, в т.ч. управляющих двигателей. Ракета-носитель 8А91 имела стартовую массу 268,6 т (на 5,9 т меньше, чем ракета Р-7) и измененную циклограмму работы двигателей всех блоков.
В 1957 г. и в I квартале 1958 г. материальную часть PH и спутника изготавливал завод 88. В процессе изготовления спутника главный конструктор пришел к выводу о необходимости организации внутри опытного завода специализированного космического производства.
Экспериментальная отработка спутника типа «Д» была идентична по объему и содержанию экспериментальной отработке спутника ПС-1. Подготовка спутника на технической позиции происходила в апреле 1958 г., при этом особое внимание уделялось проверке впервые примененных солнечных батарей. Первый
17


Первые искусственные спутники Земли
Рама третьего ИСЗ с приборами и блоками электропитания
пуск PH 8А91 со спутником типа «Д» был произведен 27 апреля 1958 г., но спутник не вышел на орбиту из- за аварии PH по причине возникновения продольных колебаний. После анализа этой аварии было решено проводить дросселирование двигателей в конце полета I ступени. 15 мая 1958 г. состоялся успешный пуск PH 8А91 № Б1-2: третий ИСЗ массой 1327 кг вышел на орбиту, близкую к расчетной, и просуществовал до 6 апреля 1960 г., т.е. в течение 692 суток, более чем в два раза превысив расчетное время. Разработка конструкции, изготовление и запуски ракет-носителей с ПС-1, ПС-2 и «Д» положили начало развитию принципиально новой техники в нашей стране - созданию космических аппаратов и ракет-носителей.
В работах по экспериментальной и летной отработке спутников ПС-1, ПС-2 и «Д» активное участие принимали К.Д.Бушуев, Э.И.Корженевский, Г.Г.Болдырев,
О.Г.Ивановский, Н.П.Белоусов, Е.Ф.Рязанов, ВАЯз- довский, В.Е.Романов, З.И.Круглякова, Г.Ю.Максимов, ААРжанов, А.М.Сидоров, В.С.Градусов, О.И.Мамочкин,
Н.Г.Сидоров, О.В.Сургучев, ГАФадеев, ЮАБогданович,
В.В.Эстрович, ЮДСилаев, М.Я.Клейменов, В.М.Ар- сентьев, Ю.П.Ильин, ИАРастокина, ААСимонова,
А.И.Осташев, Н.П.Голунский, К.П.Симагин, Е.В.Шабаров,
А.Н.Вольцифер, Б.Е.Гуцков, Ю.С.Карпов, В.К.Шевелев, М.В.Краюшкин. Всеми испытаниями PH и спутника на технической позиции руководил Б.Е.Черток, а на стартовой позиции - Л.А.Воскресенский и Е.В.Шабаров, от завода испытания обеспечивал ФАЦыганов.
18


Глава 1
&&Кмшиакс&, г4.4.ЪгфароЯ АО ГНЦ «Центр Келдыша»
ВКЛАД НИИ-1 - ЦЕНТРА КЕЛДЫША В СОЗДАНИЕ ПЕРВЫХ ИСКУССТВЕННЫХ СПУТНИКОВ ЗЕМЛИ
Сотрудники НИИ-1 Министерства авиационной промышленности СССР, а затем Государственного комитета по авиационной технике, в 1944-1965 гг. преемника организованного в 1933 г. знаменитого Реактивного научно-исследовательского института - РНИИ, внесли значительный вклад в создание первых искусственных спутников Земли, в осуществление первого пилотируемого космического полета и во многие другие приоритетные достижения нашей страны в космосе. Это стало возможным благодаря деятельности избранного 30 ноября 1946 г. действительным членом Академии наук СССР и назначенного 2 декабря этого же года начальником НИИ-1 Мстислава Всеволодовича Келдыша, который с августа 1948 г. до 19 мая 1961 г., когда он был избран Президентом АН СССР, являлся научным руководителем института. Наследником НИИ-1 в настоящее время является Акционерное общество «Государственный научный центр Российской Федерации «Исследовательский центр имени М.В.Келдыша» (АО ГНЦ «Центр Келдыша») - головное научно-исследовательское предприятие по ракетным двигателям и космическим энергосистемам Государственной корпорации по космической деятельности «Роскосмос».
М.В.Келдыш
Под руководством М.В.Келдыша был осуществлен переход в деятельности института от авиационной к ракетной тематике. Начало этому процессу было положено в 1948 г., когда М.В.Келдыша как крупного математика и механика пригласили для консультации в НИИ-88, где в это время завершалась подготовка к летным испытаниям первой советской баллистической ракеты дальнего действия Р-1. Там он познакомился с С.П.Королевым. С той поры началась их творческая совместная работа и рожденная взаимной симпатией многолетняя человеческая дружба.
Ключевую роль для организации работ по созданию первого спутника сыграл подготовленный Михаилом Клавдиевичем Тихонравовым 25 мая 1954 г. по заданию С.П.Королева и при активной поддержке М.В.Келдыша документ под названием «Докладная записка об искусственном спутнике Земли». В этом документе, в частности, отмечалось:


Первые искусственные спутники Земли
«В настоящее время имеются реальные технические возможности достижения с помощью изделий Р' скорости, достаточной для создания искусственного спутника Земли. Наиболее реальным и осуществимым в кратчайший срок является создание искусственного спутника Земли в виде автоматического прибора, который был бы снабжен научной аппаратурой, имел бы радиосвязь с Землей и обращался вокруг Земли на расстоянии порядка 170-1100 км от ее поверхности».
Автор докладной записки М.КТихонравов, соратник С.П.Королева еще по работам в ГИРД и РНИИ, во время подготовки этого документа был сотрудником НИИ-4 Министерства обороны СССР, созданного в соответствии с Постановлением от 13 мая 1946 г. «Вопросы реактивного вооружения», а до выхода этого постановления работал в НИИ-1. Докладная записка явилась обобщением результатов многолетних научно-исследовательских работ, проведенных в НИИ-4 под руководством М.К.Тихонравова, а также под руководством М.В.Келдыша в Отделении прикладной математики Математического института имени ВАСтеклова АН СССР и в НИИ-1.
В следующем году член Президиума Академии наук СССР М.В.Келдыш был назначен председателем специальной комиссии Президиума Академии наук СССР по искусственному спутнику Земли. С этого момента и как руководитель комплексных научно-технических разработок, и как председатель многих экспертных комиссий по космическим объектам М.В.Келдыш нес особую ответственность за ход выполнения космической программы СССР.
Первым документом особой государственной важности, который Келдыш подписал вместе с руководителями промышленности, Академии наук СССР и главными конструкторами ракетной техники, явились предложения по организационно-техническим мероприятиям в обеспечение создания ИСЗ на базе ракеты Р-7, представленные в Президиум ЦК КПСС 3 сентября 1955 г.
30 января 1956 г. вышло Постановление Совета Министров СССР № 149-88сс «О создании объекта «Д», которое фактически проложило дорогу в космос для всего человечества. Начинался этот исторический документ так:
«Придавая большое научное и оборонное значение созданию искусственного спутника Земли, Совет Министров Союза ССР ПОСТАНОВЛЯЕТ:
Принять предложение Академии наук СССР (тт. Несмеянова, Топчиева, Келдыша), Министерства оборонной промышленности (тт. Устинова, Ветошкина), Министерства радиотехнической промышленности (тт. Калмыкова, Владимирского), Министерства машиностроения (и. Смелякова, Паршина), Министер¬
ства авиационной промышленности (т. Дементьева), Министерства обороны СССР (т. Жукова), Специального комитета Совета Министров СССР (т. Рябикова) и главных конструкторов тт. Королева, Глушко, Рязанского, Пилюгина, Кузнецова, Бармина о создании в 1957-1958 гг. на базе разрабатываемого изделия Р-7 искусственного спутника Земли (объект «Д») весом 1000-1400 кг с аппаратурой для научных исследований весом 200-300 кг.
Срок первого пробного пуска объекта «Д» установить-1957 год......
Важно отметить, что в соответствии с п. 46 постановления предусматривалось, наряду с разработкой и изготовлением объекта «Д», провести научно-исследовательские работы и эскизную проработку объекта «ОД» (ориентированного объекта «Д»). Таким образом, первый спутник изначально создавался как неориентированный.
Несомненный интерес представляет п. 6 постановления, которым предписывалось:
«В целях обеспечения в дальнейшем пусков с наименьшими затратами искусственных спутников Земли для научных исследований, поручить Академии наук СССР совместно с Министерством оборонной промышленности и Министерством обороны СССР рассмотреть возможность создания в период 1956-1958 гг. искусственного спутника Земли малых размеров (объект «МПС») для систематических научных исследований и в двухмесячный срок представить в Совет Министров СССР предложения по этому вопросу».
Наконец, следует отметить п. 8 постановления:
«В целях наиболее полного использования возможностей объекта «Д» обязать Академию наук СССР (и. Несмеянова, Топчиева) организовать при Президиуме Академии наук СССР Комиссию по осуществлению научного руководства при создании объекта «Д» во главе с академиком Келдышем и с участием ведущих ученых».
Приложение № 2 к постановлению содержало «План разработки и изготовления объекта «Д». Пункт 15 этого плана предусматривал проведение работы по теме «Исследование теплового режима объектов «Д» и «ОД». Головной исполнитель темы-НИИ-1 Министерства авиационной промышленности.
Установленные сроки выполнения этих работ:
- предварительный отчет -1 квартал 1956 г.;
- окончательный отчет - II квартал 1957 г.
Работы по тепловым режимам первых ИСЗ проводились в НИИ-1 в Лаборатории газодинамики, теплообмена и теплозащиты, руководимой одним из ближайших соратников М.В.Келдыша - Георгием Ивановичем
* Изделие Р - условное обозначение ракеты дальнего действия.
20


Глава 1
Г.ИЛетров
Петровым. В период проведения этих работ Г.И.Петров являлся членом-корреспондентом АН СССР, а в дальнейшем стал академиком. Ведущим исполнителем работ был в тот период кандидат технических наук, а впоследствии академик Всеволод Сергеевич Авдуев- ский. Активными, инициативными и изобретательными участниками этих работ были инженеры Л.В.Козлов и
В.Б.Черенков.
В соответствии с планом работ по постановлению первый отчет с результатами работ «Исследование тепловых режимов искусственного спутника Земли» появился в 1956 г., а в 1957 г. было выпущено еще два отчета на эту тему.
НИИ-1 был определен в качестве одного из головных исполнителей по разделу 11 «Исследование и разработка по стабилизации и ориентации объекта «ОД», а также в качестве соисполнителя работ по разделу 13 «Исследования и разработки по системам и средствам спуска с орбиты результатов научных наблюдений». Предварительные отчеты по этим разделам были запланированы на I квартал 1957 г., действующие макеты систем ориентации - на II квартал 1958 г., а эскизные проекты - на III квартал 1958 г.
Участие НИИ-1, который с 10 марта 1952 г. стал Научно-исследовательским институтом реактивных двигателей для управляемых ракет, в работах по стабилизации и ориентации объектов «ОД» связано в первую очередь с деятельностью М.В.Келдыша и Б.В.Раушенбаха.
В 1955 г. научный руководитель НИИ-1 академик М.В.Келдыш согласился с предложением Б.В.Раушенбаха, начальника отдела лаборатории 6 НИИ-1, начать разработку вопросов управления летательными аппаратами в космическом пространстве. Первоначально к указанной работе были привлечены инженер Д.А.Князев и аспирант Е.А.Токарь. В 1956 г.
М.В.Келдыш утвердил первый фундаментальный отчет Раушенбаха и Токаря «Об активной системе стабилизации искусственного спутника Земли». В результате интенсивных исследований к концу 1956 г. в НИИ-1 была разработана схема системы активной ориентации искусственного спутника Земли «ОД», рассмотрен и решен ряд узловых вопросов создания таких систем.
Полученные в 1956-1957 гг. результаты оказали большое влияние на последующее развитие систем ориентации и не потеряли актуальности до настоящего времени.
28 января 1957 г. группа государственных деятелей, включая С.П.Королева и М.В.Келдыша, представила в Президиум ЦК КПСС докладную записку о готовности к запуску упрощенного искусственного спутника Земли. В докладной записке, в частности, отмечалось:
«Ученые и конструкторы, работающие над созданием объекта «Д», в целях опробования намеченной схемы спутника и получения предварительных данных о торможении ракет в верхних слоях атмосферы и о влиянии ионосферы на распространение радиоволн, внесли предложение, не ожидая пусков объекта «Д», провести два пробных пуска изделий Р-7, приспособленных для несения упрощенных (с уменьшенным весом головной части) малых спутников Земли».
Постановлением от 15 февраля 1957 г. Президиум ЦК КПСС принял предложение о запуске ИСЗ с помощью ракеты Р-7 в начале Международного геофизического года. Так официально был дан старт работам по созданию первых космических объектов, получивших среди участников этих работ наименование «простейших спутников» - ПС. Результаты выполненных в НИИ-1 работ по тепловым режимам этих аппаратов были изложены в отчете «Определение внешних тепловых потоков для ПС-1 и ПС-2. Методика расчета теплового режима ПС-1 и ПС-2. Методика моделирования теплового режима в земных условиях».
4 октября 1957 г. мир вступил в новую, космическую эру. Менее чем через месяц, 3 ноября 1957 г., был успешно запущен ПС-2 - второй искусственный спутник с собакой Лайкой на борту. А15 мая 1958 г. вышел в космос объект «Д» - третий искусственный спутник Земли в истории человечества, созданный в нашей стране.
За вклад в создание ракеты Р-7 и первых ИСЗ Ленинская премия была присуждена М.В.Келдышу и начальнику Лаборатории жидкостных ракетных двигателей НИИ-1 Александру Павловичу Ваничеву. Высокими государственными наградами была отмечена группа сотрудников НИИ-1.
21


Глава 2
ПЕРВЫЕ АВТОМАТИЧЕСКИЕ МЕЖПЛАНЕТНЫЕ СТАНЦИИ
Начало изучения Луны Автоматические межпланетные станции для исследования Марса, Венеры, Луны Прилунение Продолжение изучения Луны


Глава 2
Л.И. Ъ/Ябнеб, Ь.Н.ЛеюанаеЬ, Эскизный проект третьей ступени ракеты Р-7, на-
P.A.CqkoaoS званной блоком «Е», был выпущен в 1958 г. Ракетный
блок «Е» имел начальную массу 8 т, массу полезной нагрузки 350-450 кг, тягу двигателя 5 тс и компонен- ПАО «РКК «Энергия» ты топлива кислород-керосин. Стабилизация блока
«Е» осуществлялась специальными соплами на от- НАЧАЛО ИЗУЧЕНИЯ ЛУНЫ1 работанном газе (после турбонасосного агрегата) по
командам автономной системы управления. Впервые предусматривалось поперечное деление ступеней ра- Запуск первых искусственных спутников Земли кеты с запуском двигателя в условиях космического
показал, что летательные аппараты могут в течение пространства.
длительного времени функционировать в космиче- Работа по созданию двигателя 8Д714 для ра-
ском пространстве, однако для решения конкретных кетного блока «Е» проводилась совместно ОКБ-154
задач межпланетных полетов необходимо иметь ра- (С.А.Косберг) и ОКБ-1 (М.В.Мельников). При этом про-
кету-носитель, способную вывести на орбиту искус- ектная разработка принципиальной схемы двигателя и
ственного спутника Земли не только космический ап- испытания высотного двигателя с органами управле-
парат, но и разгонную ступень, которая обеспечивала ния и регулирования проводились в ОКБ-1. Как голов-
бы старт его с околоземной орбиты и вторую косми- ная организация ОКБ-1 несло ответственность за: ческую скорость (более 11,2 км/с). Постановлением - разработку компоновки, проведение сборки и обе- от 20 марта 1958 г. предусматривалась разработка спечение поставки двигателя;
лунной станции и трехступенчатой ракеты 8К72 на - разработку, экспериментальную отработку и
базе ракеты Р-7 с целью достижения второй косми- испытания (автономные и в составе двигателя) сле-
ческой скорости и доставки лунной станции на Луну дующих агрегатов двигателя: камеры сгорания с
(первый вариант) или облет ею Луны (второй вари-
Главный конструктор С.П.Королев и Президент АН СССР Размещение лунной межпланетной станции М.В.Келдыш на ракетном блоке «Е»
1 Полный текст статьи см. в книге «История развития автоматических космических аппаратов» / Сер. «Развитие
отечественной ракетно-космической науки и техники». Т. 3. - М.: Столичная Энциклопедия, 2015. - Стр. 24-28.
23


Первые автоматические межпланетные станции
высотным насадком сопла, силовой схемы, рамы и узлов крепления двигателя, органов управления с газораспределительным дросселем, газопроводов и рулевых реактивных сопел, клапанов продувки при запуске, блока продувки и клапана слива при выключении камеры сгорания, пиротехнического зажигательного устройства и приспособления для опрессовки двигателя.
Для высотных испытаний камеры сгорания, органов управления и двигателя в целом с органами и элементами систем управления и регулирования в ОКБ-1 была создана газодинамическая эжекторная установка.
Проводилась экспериментальная отработка схемы одноступенчатого «пушечного запуска кислородной камеры сгорания по схеме ракетного блока «Е». При создании ЖРД были решены многие научно-технические проблемы, такие как запуск в условиях космического пространства, обеспечивающий надежное отделение последней ступени ракеты по схеме «горячего поперечного деления; создание новых органов управления, использующих отработанный газ после турбины двигателя для получения малых управляющих реактивных сил (моментов).
Большой творческий вклад в разработку двигателя внесли М.В.Мельников, И.И.Райков, Б.А.Соколов,
B.Г.Борздыко, М.М.Викторов, В.П.Григорьев, Г.Г.Го- ловинцева, В.Н.Емельянов, Ф.А.Кирьянов, Ф.А.Коробко, Г.В.Костылев, А.Ал.Морозов, А.Ан.Морозов, Э.В.Овеч- ко-Филиппов, Ю.К.Семенов, Н.М.Синицын.
В разработке блока «Е» участвовали П.И.Ермолаев,
C.С.Крюков, Я.П.Коляко, П.А.Ершов, В.М.Протопопов, И.П.Фирсов, Л.Г.Садовая, А.П.Фролов, А.И.Нечаев, Б.А.Родионов, ААРжанов, А.А.Рябов, И.А.Белянин,
В.М.Удовенко, ВАФоняев, Г.Н.Дегтяренко, В.В.Си- макин, А.Д.Гулько, Б.Е.Гуцков, А.Н.Вольцифер, О.Н.Воропаев, В.И.Решетов, Н.А.Сиулин, Н.А.Задумин, П.Ф.Шульгин, В.Д.Осипов, Ю.В.Кротов и др. Систему управления блока разрабатывал НИИ-885 (Н.А.Пилюгин).
Ракетный блок «Е» обеспечивал выведение межпланетных станций Е1 (для пролета вблизи Луны), Е1А (для достижения поверхности Луны), Е2, Е2А, ЕЗ (облет Луны, фотографирование обратной ее стороны и передача изображения на Землю) на траекторию полета к Луне и сообщение им второй космической скорости. Отделение станции происходило после выключения двигательной установки блока «Е».
Межпланетные станции первой группы с индексами Е1 и Е1А различались между собой в основном настройкой применяемой научной аппаратуры, а конструктивно были подобны первому спутнику ПС-1, но имели большие размеры (герметичный корпус станций имел сферическую форму), тепловой режим обеспечи¬
вался путем обдува вентилятором с передачей тепла к корпусу, внешняя поверхность которого была обработана с обеспечением необходимых оптических коэффициентов излучения и поглощения.
В корпусе установили трубчатую ферму, на которой размещались аппаратура радиокомплекса и автоматики, научная аппаратура для исследования метеорных частиц, измерений магнитного поля Земли и Луны, газовой компоненты межпланетного вещества и корпускулярного излучения Солнца, регистрации тяжелых ядер в первичном космическом излучении, интенсивности и вариаций интенсивности космических лучей, фотонов; также на ней размещались источники тока (серебряно-ртутные батареи) и вымпелы, свидетельствующие о принадлежности аппарата Советскому Союзу. Снаружи корпуса располагались штыревые и ленточные антенны, штанга с датчиком магнитометра, ионные ловушки, датчики микрометеоритов и другие приборы.
Корпус межпланетной станции заполнялся газообразным азотом при давлении 1,3 кгс/см2. На блоке «Е» устанавливалось устройство для создания натриевого облака, позволяющего наблюдать за ним с Земли.
При экспериментальной отработке станции Е1 особое внимание уделялось надежности ее отделения от ракеты-носителя, обеспечению необходимого теплового режима и надёжности функционирования приборного состава. Для этих целей создали установку для отработки разделения и тепловой макет станции. На установке разделения было проведено несколько десятков отстрелов, определялась величина навески пиропатрона и безударность выхода станции из опорного конуса, а на тепловом макете в специальном стенде НИИ-229 определялись тепловые параметры станции. Проводились также проверка станции на герметичность и отработка механизмов раскрытия антенн. В лабораториях смежных организаций отрабатывались электрические характеристики бортовых приборов и их функционирование.
В целях экономии времени и затрат материальной части трехступенчатая ракета отрабатывалась одновременно с выполнением лунной программы. Постановление от 2 сентября 1958 г. предусматривало запуск космической ракеты к Луне в сентябре 1958 г. Тогда же, в сентябре 1958 г., были утверждены программы пусков станции Е1 (вариант попадания) и станции Е2А (вариант облета).
Первый пуск ракеты-носителя 8К72 со станцией Е1 состоялся 23 сентября 1958 г. Однако полет завершился аварией ракеты-носителя на 87-й секунде из-за возникновения возрастающих продольных колебаний. Суть явления состояла в том, что продольные колеба-
24


Глава 2
Первый посланец Земли к Луне - межпланетная станция «Мечта» («Луна-1») - пролетела на расстоянии 5-6 тысяч километров от Луны и стала спутником Солнца
ния конструкции с низкой (из-за малой упругости) частотой передавались через гидравлический траст в ДУ, которая возбуждала ответные колебания давления в камере сгорания, вследствие чего возникало резонансное явление, приводящее к разрушению ракеты-носителя в полете.
При повторном пуске 12 октября 1958 г. ракета опять потерпела аварию на 104-й секунде по той же причине. Аварийная комиссия во главе с членом-корреспонден- том Академии наук СССР Б.Н.Петровым сумела в короткий срок досконально разобраться в физике этого явления и выработать рекомендации по его устранению. Так впервые в мировой практике ракетостроения появился демпфер продольных колебаний, встроенный в топливную магистраль двигательной установки.
Пуск 4 декабря 1958 г. вновь завершился аварией на 245-й секунде полета из-за дефекта мультипликатора насоса перекиси водорода.
Успех пришел 2 января 1959 г. Ракета 8К72 № Б1-6 стартовала в 19 ч 41 мин 25 с. Старт и полет всех трех ступеней ракеты прошли нормально, но из-за больших ошибок системы радиоуправления станция массой 361,3 кг прошла мимо Луны на расстоянии 5000 км и вышла на гелиоцентрическую орбиту. Научная аппаратура функционировала на удалении до 500000 км. Впервые была осуществлена связь на столь большом расстоянии. Руководство страны дало высокую оценку достижениям науки, техники, труду коллектива работников, участвовавших в создании межпланетной станции «Луна-1» («Мечта»).
Ученым, инженерам, техникам, рабочим, всему коллективу работников, участвовавших в создании и запуске космической ракеты
Создание многоступенчатой космической ракеты и успешный ее запуск в сторону Луны 2 января 1959 года знаменуют собой величайшее достижение советской науки и техники.
Первый межпланетный полет советской космической ракеты открывает славную страницу в изучении космического пространства и демонстрирует человечеству творческий гений свободного советского народа и гигантский научно-технический прогресс, достигнутый трудящимися первой в мире страны победившего социализма.
Центральный Комитет Коммунистической партии Советского Союза и Совет Министров СССР горячо поздравляют ученых, инженеров, техников, рабочих, весь коллектив работников, участвовавших в создании и запуске космической ракеты.
Дорогие товарищи! Партия, Правительство и все советские люди высоко ценят ваш самоотверженный труд и выражают твердую уверенность в том, что вы еще не раз порадуете нашу любимую Родину и все прогрессивное человечество новыми открытиями и достижениями мирового значения.
Слава труженикам советской науки и техники, пролагающим новые пути к раскрытию тайн природы и покорению ее сил на благо человечества!
Центральный Комитет КПСС Совет Министров СССР
«Правда», 4 января 1959 г.
25


Первые автоматические межпланетные станции
Межпланетная станция «Луна-2» (Е1А)
Пуск 18 июня 1959 г. завершился аварией на 152-й секунде из-за отказа гирогоризонта. Авария ракеты- носителя при этом запуске создала жесткие условия дальнейшей работы: необходимо готовить одновременно две ракеты на технической позиции, чтобы обеспечить наивыгоднейшие сроки запуска станции, одновременная работа на технической позиции и стартовом комплексе исключалась из-за отсутствия второй испытательной команды.
12 сентября 1959 г. состоялся очередной пуск ракеты 8К72 № ИЗ-7Б, который позволил полностью выполнить программу по достижению поверхности
Луны. Принесли плоды тщательная подготовка материальной части и меры по обеспечению требуемой точности траектории: скорость в конце активного участка траектории выдержана с точностью до нескольких метров в секунду, а отклонение вектора скорости по направлению не превышало одной десятой градуса.
В средствах массовой информации было опубликовано сообщение о полете межпланетной станции «Луна-2», доставившей на поверхность Луны вымпел СССР. Это произошло 14 сентября 1959 г. в 00 ч 02 мин 24 с по московскому времени, а 15 сентября 1959 г. участники этого события принимали поздравления.
Г)7чТТ< « т Н |/ ЧА/< ' И ( кич и Гпууа/у ^ »
Вымпелы, доставленные на Луну межпланетной станцией «Луна-2»
Ученым, конструкторам, инженерам, техникам, рабочим и всему коллективу участников создания и запуска второй советской космической ракеты на Луну
Центральный Комитет Коммунистической партии Советского Союза и Совет Министров Союза ССР горячо поздравляют ученых, конструкторов, инженеров, техников и рабочих, принимавших участие в создании и запуске второй советской космической ракеты на Луну.
Дорогие товарищи! Своим творческим самоотверженным трудом вы еще раз показали всему миру силу и мощь научных и технических достижений страны социализма. Запуск второй советской космической ракеты, достигшей 14 сентября поверхности Луны, знаменует собой новую эру в завоевании человечеством космического пространства; впервые в истории осуществлен полет с Земли на другое небесное тело.
Мы уверены, что новая славная победа советской науки и техники послужит великому делу укрепления мира во всем мире, развитию дружественных отношений между всеми народами.
Слава советским ученым, конструкторам, инженерам, техникам и рабочим, прославляющим своим трудом нашу великую социалистическую Родину, идущую под мудрым руководством ленинской партии к новым победам в строительстве коммунизма!
Центральный Комитет КПСС Совет Министров СССР
«Правда», 15 сентября 1959 г.
26


Глава 2
Следующий этап лунной программы выполнялся станциями Е2, Е2А и ЕЗ, которые должны были сфотографировать и передать на Землю фотоснимки обратной, невидимой земному наблюдателю, стороны Луны.
Конструктивно эти станции изготовили в виде герметичного сварного цилиндрического контейнера из алюминиевого сплава со сферическими днищами. На наружной поверхности устанавливались панели солнечных батарей, жалюзи системы терморегулирования, антенны радиокомплекса, иллюминаторы, датчики научной аппаратуры, датчики и микродвигатели системы ориентации. Внутри на раме разместили аппаратуру радиокомплекса, автоматики, научных исследований, фототелевизионное устройство «Енисей» и буферные батареи электропитания.
Станцию Е2 должны были укомплектовать фототелевизионной аппаратурой и радиокомплексом, изготовленным в КБ главного конструктора А.Ф.Богомолова (ОКБ МЭИ), а станцию Е2А - фототелевизионной аппаратурой, изготовленной в КБ главного конструктора Е.С.Губенко (СКБ-567), и радиокомплексом разработки НИИ-885. К разработке приняли станцию Е2А.
Система ориентации станции Е2А включала комплект из восьми датчиков положения Солнца, блок
Фототелевизионное изображение обратной стороны Луны, переданное станцией «Луна-3"
датчиков положения Луны, блок датчиков угловой скорости, систему исполнительных органов (микро¬
Автоматическая
1 - ленточные антенны;
2 - воздуховод вентилятора;
3 - протонная ловушка;
4 - малая солнечная батарея;
5 - масс-спектрометр:
6 - солнечные датчики переворота:
7 - прибор для регистрации метеорных частиц
8 - штыревые антенны:
знетная станция Е2А:
9-лунные датчики;
10 - крышка иллюминатора:
11 - большая солнечная батарея:
12 - жалюзи:
13 - привод системы терморегулирования;
14 - пневмоблок системы ориентации;
15 - солнечные датчики:
16 - управляющие сопла
27


Первые автоматические межпланетные станции
двигатели, работающие на сжатом азоте) и счетнорешающий блок, преобразующий сигналы датчиков в команды. Это была первая система активной ориентации космического аппарата. Общая разработка, изготовление и испытание системы ориентации проводились в НИИ-1 МАП (руководитель - Б.В.Раушенбах). После перехода коллектива Б.В.Раушенбаха в ОКБ-1 проектно-конструкторские работы были продолжены: по системе ориентации - Е.А.Башкиным, по системе реактивных двигателей - Д.А.Князевым, по исследованиям динамики и расчетам - В.П.Легостаевым. Объем экспериментальной отработки станции Е2А, аналогичный объему и целям экспериментальной отработки станции Е1, дополнительно включал отработку новой системы ориентации.
Запуск межпланетной станции Е2А состоялся 4 октября 1959 г. Система ориентации была включена после сближения с Луной, когда станция находилась в заданном положении относительно Луны и Солнца. Расстояние до Луны составляло 60000— 70000 км. После экспонирования всех кадров систему ориентации отключили. Полученные фотокадры были переданы по телевизионному каналу на Землю. Станция прекратила существование 20 апреля 1960 г. в плотных слоях атмосферы. В средствах массовой информации прошло сообщение о полете межпланетной станции «Луна-3». Первые изображения обратной стороны Луны принимались временным пунктом измерения и управления в Крыму на горе Кошка вблизи Симеиза.
Автоматическая станция ЕЗ имела целевую задачу: сфотографировать боковую часть Луны с захватом ее видимой и невидимой стороны с Земли для осущест-
Аналог станции «Луна-3» в музее РКК «Энергия»
вления точной привязки при картографировании невидимой части Луны. Два пуска (15 и 19 апреля 1960 г.) ракеты-носителя 8К72 со станцией ЕЗ были аварийными из-за отказа ракеты-носителя.
28


Глава 2
ОМ. f>cu)iCQ&, 'В>М.Штрс&, 'B.A.CoJccuoi, 'ВЛ.Жим'шисо
ПАО «РКК «Энергия»
АВТОМАТИЧЕСКИЕ МЕЖПЛАНЕТНЫЕ СТАНЦИИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МАРСА, ВЕНЕРЫ И ЛУНЫ1
С.П.Королев, являясь продолжателем учения К.Э.Циолковского, стремился претворить в жизнь его идеи об освоении человеком космического пространства, начиная с Луны и ближайших планет Солнечной системы. Исследование космического пространства с помощью автоматических аппаратов позволило бы получить более точные физические характеристики межпланетного пространства, а также планет Марс и Венера. Более достоверное и точное знание этих характеристик было необходимо для разработки межпланетных пилотируемых кораблей. Кроме того, конструкция и системы автоматических аппаратов должны были стать прототипами для будущих пилотируемых кораблей. Перспектива создания на базе ракеты Р-7 многоступенчатого носителя космических аппаратов открывала новые возможности для исследования Луны и ближайших планет Солнечной системы - Венеры и Марса.
На основании проектных проработок С.П.Королев совместно с М.В.Келдышем после обсуждения этих проблем на Совете главных конструкторов внесли в правительство соответствующие предложения. Предложения были поддержаны, и Постановлением от 10 декабря 1959 г. «О развитии исследования космического пространства» положено начало созданию космической ракеты для полета к другим планетам (Марсу, Венере), определены головные организации, утвержден межведомственный научно-технический совет в составе М.В.Келдыша (председатель),
С.П.Королева, А.А.Благонравова, К.Д.Бушуева (заместители), В.П.Глушко, М.С.Рязанского, НАПилюгина, М.К.Янгеля, ГАТюлина, В.П.Бармина и др., назначен срок выпуска эскизного проекта по аппаратам для полета на Марс и Венеру - февраль 1960 г. В дальнейшем эти космические аппараты получили название автоматических межпланетных станций. Постановление от 4 июня 1960 г. «О плане освоения космического пространства» предписывало создать четырехступенчатую ракету-носитель для полета на Марс и Венеру, в
августе-сентябре 1960 г. запустить ее к Марсу и осуществить подготовку PH для полета к Венере в оптимальные астрономические сроки.
Работы по созданию автоматических аппаратов начались в отделе 9 (сектор Г.Ю.Максимова) с расчетов траекторий полетов к Марсу и Венере. В течение декабря 1959-го и января 1960 г. были проведены предварительные компоновочные работы, расчеты и завязки основных систем станций: систем терморегулирования и ориентации, радиосистемы, систем управления, телеметрии, фототелевизионной установки, научной аппаратуры для исследований межпланетного пространства, космического излучения, магнитных полей, корпускулярных частиц, тяжелых ядер, исследование атмосферы и поверхности планет и характерных признаков жизни на планетах. 28 февраля 1960 г. С.П.Королев утвердил график разработки, выпуска рабочих чертежей, изготовления, экспериментальной отработки, комплексных электрических испытаний на заводе, подготовки на технической позиции и осуществления пуска автоматических межпланетных станций для исследования планеты Марс. Первой автоматической межпланетной станции был присвоен индекс 1М. По этому графику предусматривалось в середине марта выпустить проектную документацию, выдать технические задания смежным организациям, все исходные данные - конструкторским отделам; в апреле - подготовить рабочие чертежи на штатные и экспериментальные образцы станций и на приборы собственного изготовления; в конце июня изготовить первые объекты для отработки разделения, статических и тепловых испытаний; в середине июня - поставить на контрольно-испытательную станцию первый аппарат для комплексных электрических испытаний, а в середине августа-отправить испытанные аппараты (станции) на полигон НИИП-5 для подготовки их запуска в конце сентября - начале октября 1960 г. (в соответствии с оптимальной астрономической датой пуска).
Специально для запуска этих станций на базе ракеты Р-7 была разработана, изготовлена и испытана в стендовых условиях новая четырехступенчатая ракета-носитель 8К78. В качестве третьей ступени (блока «И») использовали (с доработкой) вторую ступень ракеты Р-9 с двигателем КБХА (главный конструктор - С.А.Косберг), а четвертой ступени - блок «Л», разработанный ОКБ-1, на котором был впервые применен ЖРД замкнутой схемы С1.5400, также разработанный ОКБ-1.
1 Полный текст статьи см. в книге «История развития автоматических космических аппаратов» / Сер. «Развитие
отечественной ракетно-космической науки и техники». Т. 3. - М.: Столичная Энциклопедия, 2015. - Стр. 29-37.
29


Первые автоматические межпланетные станции
Четырехступенчатая ракета-носитель 8К78 «Молния» (ракета Р-7 + блок «И» + блок «Л» с полезным грузом)
Первый отечественный ЖРД с дожиганием газогенераторного газа в камере сгорания позволил при применении освоенных компонентов топлива получить более высокий (340 с) удельный импульс тяги в пустоте, чем у всех существовавших в то время двигателей.
При создании ЖРД с дожиганием впервые были разработаны:
- пневмогидравлическая схема двигателя, обеспечивающая его надежное включение в условиях космического пространства после длительного пребывания в состоянии невесомости;
- газогенератор, который при минимальных массе и габаритах обеспечивает переход жидкого кислорода в газообразный с температурой 350-400 °С при равно¬
мерном поле температур путем сжигания в кислороде небольшого количества керосина;
- турбонасосный агрегат с центростремительной турбиной, работающей на окислительном газогенераторном газе с высоким противодавлением;
- надежно охлаждаемая камера сгорания с высокой степенью расширения газа в сопле, устойчиво работающая на окислительном газогенераторном газе с температурой 300-350 °С и керосине;
- специальная пиротехническая арматура;
- пороховой стартер, обеспечивающий первоначальную раскрутку вала ТНА при запуске двигателя, и поворотные рулевые сопла для управления по крену, работающие на восстановительном газогенераторном газе и имеющие малый момент трения.
При создании турбонасосного агрегата приняты меры, исключающие возгорание турбины и газового траста в газообразном кислороде с высокой температурой 700 °С.
Впервые в ЖРД камера сгорания была изготовлена из титанового сплава. Внедрение титанового сплава потребовало разработки новых технологических процессов; пайки, сварки и т.д. За май-декабрь 1960 г. изготовили вновь 54, а с учетом переборок - 83 двигателя и провели их огневые испытания. Двигатель С1.5400 (11ДЗЗ) изготавливался на Заводе экспериментального машиностроения и до настоящего времени эксплуатируется в составе космической ракеты-носителя «Молния».
При разработке блока «Л» исходили из того, что запуск его ДУ должен обеспечиваться в условиях невесомости через 1,5 ч полета по орбите вокруг Земли, а не непосредственно после окончания работы третьей ступени. Поэтому на блоке «Л» требовалось установить систему стабилизации и ориентации на время паузы и блок обеспечения запуска двигателя в невесомости. Таким образом, в состав четвертой ступени входили блок «Л», СОИС, БОЗ, отделяемый космический аппарат, головной обтекатель, по форме аналогичный обтекателю корабля «Восток», а также два пороховых ускорителя для создания осевой перегрузки. На блоке «Л» устанавливалась система управления блоками «И» и «Л», разрабатываемая НИИ-885 (Н.А.Пилюгин).
Блок «Л» состоял из топливного отсека, однокамерного двигателя в карданном подвесе и ферменного отсека. В связи с тем, что блок «Л» подвергался в полете длительному воздействию солнечной радиации, топливные баки имели специальную теплоизоляцию. Специальные сильфоны позволяли двигателю отклоняться до 3 ° для управления по тангажу и рысканию. Для управления по крену имелись два сопла тягой по 10 кгс, способные отклоняться на угол до 45 °, работающие от дополнительного газогенератора, газ из
30


Первый в мире жидкостный ракетный двигатель замкнутой схемы с тягой около 7 тс, разработанный в ОКБ-1
которого одновременно подается для наддува баков окислителя и горючего. Задержки при изготовлении, трудности при подготовке блока к стендовым испытаниям привели к тому, что заключение по результатам огневых испытаний было получено лишь в начале октября 1960 г. Положительные результаты стендовых испытаний блока «Л» позволили перейти к конкретной подготовке ракетно-космического комплекса для осуществления старта автоматической межпланетной станции 1М в сторону Марса.
Разработка блоков «И» и «Л» осуществлялась под руководством С.С.Крюкова, П.И.Ермолаева и Я.П.Коляко. Особенности условий межпланетных полетов автоматических станций к Марсу и Венере и проведение исследований при пролете на близком расстоянии от планет и, главным образом, обеспечение посадки спускаемых аппаратов на поверхность планет потребовали от разработчиков создания новых сложных систем и специальных элементов конструкции. Впервые были разработаны радиосистемы дальней космической связи (до 300 млн км), система управления с солнечно-звездной прецизионной ориентацией и система посадки на поверхности Марса и Венеры. Для обеспечения необходимых точностей ориентации
С.С.Крюков и Я.П.Коляко - руководители проектных работ по первым ракетам-носителям
(до нескольких угловых минут) было принято решение установить оптические датчики, гироскопы и двигательную установку на единой жесткой плите, вваренной в гермокорпус орбитального отсека.
Учитывая сложность систем и конструкции, а также длительные сроки полета (1-2 года), был запланирован большой объем экспериментальной отработки. Программа экспериментальной отработки предусматривала проверку теплового режима станции и испытания системы терморегулирования, прочностные испытания на статические и динамические нагрузки, комплексные электрические испытания систем, проверку механизмов раскрытия антенн и солнечных батарей.
Много внимания было уделено испытаниям, связанным с особенностями полета и выполнением целевой задачи. В первую очередь это относилось к системе посадки на поверхность планет.
Атмосфера Марса и Венеры резко отличается от земной, и отработка парашютов для спуска в ней должна была проводиться на недоступных для самолетов высотах и режимах. С этой целью в ОКБ-1 создается экспериментальный ракетный комплекс Р11А-МВ, выводивший макет СА на высоту около 50 км. В серии пусков ракет Р11А-МВ были отработаны трехкаскадная (два тормозных купола) парашютная система для спуска в плотной атмосфере Венеры и двухкаскадная система для разреженной атмосферы Марса. Активное участие в организации и проведении этих работ принимали В.Ф.Рощин, А.Г.Решетин, В.А.Тимченко, Л.А.Волгин, Е.М.Коськин.
Для подготовки АМС и ракет-носителей к пуску использовались технические и стартовые комплексы ракеты Р-7. В монтажно-испытательном корпусе технического комплекса было развернуто испытательное место для проверок и испытаний станций, а на стартовом комплексе установлено оборудование для их окончательной проверки.


Первые автоматические межпланетные станции
Наземные комплексные электрические испытания АМС продвигались очень тяжело, т.к. не удавалось пройти всю программу работы станции в условиях полигона, начиная с отделения от PH до фотографирования и передачи изображения планеты на Землю. Радиоблок в комплексе со всеми системами (на тот период весьма сложный) не обеспечивал работу АМС: выходили из строя передатчики, приемники, счетно-решающая часть и т.д. К концу сентября 1960 г. все-таки удалось пройти участок до планеты, однако первая же работа с фототелевизионным устройством привела к серьезной аварии внутри станции, на устранение которой потребовалось два дня. Оптимальная астрономическая дата (20-25 сентября 1960 г.) давно уже прошла, приближалась дата критического резерва, после которой необходимо было уменьшать полезную массу для обеспечения вывода станции в заданную точку пространства. Поэтому приняли решение снять ФТУ. Из-за недостатка времени проверку герметичности в барокамере решили не проводить. Была выделена группа специалистов, отвечавших за окончательную сборку станции.
8 октября 1960 г. полностью собранный ракетно- космический комплекс установили в стартовую систему. Старт первой ракетно-космической системы с АМС на борту для исследования Марса был осуществлен 10 октября 1960 г. Первая и вторая ступени проработали нормально, при работе третьей ступени из-за повреждения движка потенциометра в командной цепи гирогоризонта прошло аварийное выключение ДУ. Второй запуск АМС в сторону Марса был проведен 14 октября 1960 г. Эта станция так же, как и первая, не достигла планеты из-за незапуска ДУ третьей ступени (негерметичность разделительного клапана и, как следствие, замерзание горючего в трубопроводе подачи его в ТНА).
В сентябре 1960 г. С.П.Королев вместе с присутствовавшими на полигоне специалистами приступил к анализу разработанной станции 1М и проработкам автоматической станции для полета к планете Венера. Астрономический срок старта находился между 15 января и 15 февраля 1961 г. Разработка АМС для полета к Венере проводилась в течение второй половины 1960 г. в соответствии с графиком, утвержденным
С.П.Королевым 8 мая 1960 г.
Установка четырехступенчатой ракеты-носителя с автоматической межпланетной станцией на стартовое устройство
32


Глава 2
I • /’
АМС для исследования планеты Венера (1ВА) «Венера-1»
К сентябрю 1960 г. выпустили рабочие чертежи по станции 1В. Однако было ясно, что станцию с доставкой спускаемого аппарата в виде «телевизионной трубки» на поверхность Венеры в оставшиеся сроки создать невозможно. Поэтому на полигоне приняли решение об изготовлении АМС для полета к Венере на основе проектных параметров станции 1М. Основной объем отработки заимствовался со станции 1М. 1 января 1961 г. станцию, которая получила индекс 1ВА, в отличие от ранее разрабатываемой станции 1В с посадкой на поверхность Венеры, отправили на полигон. Первый в мире старт к планете Венера был осуществлен 4 февраля 1961 г., третья ступень отработала нормально, однако блок «Л» не запустился.
Следующий пуск АМС 1ВА состоялся 12 февраля 1961 г. Все системы ракеты-носителя сработали нормально. На орбиту вышла АМС с разгонным блоком «Л», обогнула Землю и над Экваториальной Африкой впервые в мире стартовала в сторону Венеры. Эта станция получила название «Венера-1».
В самом начале полета (после отделения) на станции в связи с нарушениями в работе системы терморегулирования возникли отклонения в работе системы ориентации, поэтому все сеансы связи проводились через всенаправленную антенну. Станция отвечала на команды до 22 февраля 1961 г., после чего получить сигналы не удалось. Станция перестала существовать как объект исследования, однако положительным в этом эксперименте было то, что впервые в мире была осуществлена двусторонняя связь с АМС, удаленной от Земли на 1400000 км.
После этой неудачи приняли решение совместно с Академией наук СССР провести подробный и тщательный анализ основных параметров станции и ее систем и приступить к разработке станции с более надежными системами. Было решено приступить к разработке унифицированной межпланетной станции для полета к Марсу и Венере в целях исследования межпланетного пространства, планет в пролетном варианте с помощью фотографирования и радиозондирования с небольших расстояний, а также с помощью доставки на поверхность планет спускаемых аппаратов с радиосистемой и научными приборами.
Решение о разработке унифицированной станции принято С.П.Королевым в начале февраля 1961 г. на полигоне при подготовке к пуску станций 1В и 1ВА. К 30 июля 1961 г. были подготовлены исходные данные для разработки станции типа 2МВ, а к началу 1962 г. разработаны рабочие чертежи станций 2МВ-1 (для посадки на Венеру), 2МВ-2 (для пролета около Венеры), 2МВ-3 (для посадки на Марс), 2МВ-4 (для пролета около Марса) и направлены на завод. Кроме изучения Mapcg и Венеры эти станции предназначались и для использования их в качестве зондов. Предполагалось разрабатывать все модификации с максимальной унификацией бортовых систем станций, их узлов и деталей. Каждая из станций состояла из основного (орбитального) отсека (в нем располагались основные системы, обеспечивающие терморегулирование, ориентацию и коррекцию, радиосвязь, энергопитание, приборы для научных исследований по траектории полета к планете и т.д.) и специального отсека, выполнявшегося по двум схемам в зависимости от основной задачи полета. Если основной задачей был только пролет около планеты, то специальный отсек представлял собой металлическую герметичную конструкцию с установленным внутри фототелевизионным устройством, с помощью которого проводилось фотографирование, а также приборами специальной аппаратуры (например, аппаратуры радиозондирования поверхности планет для исследования температуры, влажности, характера поверхности и т.д.). При непосредственном исследовании планеты роль специального отсека выполнял спускаемый аппарат, имеющий теплозащитное покрытие, внутри которого находились парашюты для мягкой посадки на поверхность планеты, радиокомплекс и системы, обеспечивающие нормальное функционирование научных приборов, предназначенных для исследования планеты. Так как параметры атмосферы Марса и Венеры различны, то и конструкция спускаемых аппаратов для исследования этих планет отличалась толщиной теплозащитного покрытия и конструкцией оболочки спускаемого аппарата.
33


Первые автоматические межпланетные станции
Автоматическая межпланетная станция 2МВ-1 для посадки на поверхность планеты Венера:
1 - герметичный орбитальный отсек;
2 - спускаемый аппарат;
3 - корректирующая двигательная установка;
4 - солнечные батареи;
5 - радиаторы системы терморегулирования;
6 - остронаправленная параболическая антенна;
7 - малонаправленные антенны;
8 - антенна проверки спускаемого аппарата;
9 - передающая антенна метрового диапазона;
10 - приемная антенна метрового диапазона;
11 - всенаправленная антенна аварийной радиолинии;
Для отработки систем и их взаимовлияния было предусмотрено изготовление технологических объектов, укомплектованных электрически действующими приборами, а также экспериментальных макетов для отработки теплового режима АМС, процессов ее отделения от PH и разделения спускаемого аппарата, как и орбитального отсека. В августе 1962 г. на техническую позицию полигона доставили три автоматические межпланетные станции: две - в варианте для посадки и одна - в пролетном варианте. По требованию Академии наук СССР предусматривалась стерилизация АМС в варианте посадки (2МВ-1 и 2МВ-3).
12 - антенны для приземного участка;
13 - датчик ориентации на Землю;
14-датчики научной аппаратуры;
15- датчик точной солнечной и звездной ориентации с защитной крышкой;
16 - блоки аварийной радиолинии;
17 - датчик постоянной солнечной ориентации;
18 - сопловые аппараты;
19 - баллоны со сжатым азотом для системы ориентации; 20-датчики контроля солнечной ориентации
Первые три запуска автоматической межпланетной станции 2МВ в сторону Венеры были осуществлены 25 августа, 1 и 12 сентября 1962 г. Все они оказались аварийными, т.к. не запускался блок «Л». При анализе причин незапуска двигателя блока «Л» выдвигалось много гипотез, однако из-за отсутствия информации с борта подтвердить их было невозможно.
24 октября, 1 и 4 ноября 1962 г. были запущены три АМС в сторону Марса. Первый и третий пуски оказались аварийными, и опять из-за отказа блока «Л». Второй пуск прошел удачно: в сторону Марса была выведена АМС «Марс-1» (2МВ-4 № 4), хотя из-за не-
34


Глава 2
«Марс-1» (2МВ-4 № 4)
герметичности клапана произошла утечка рабочего тела (азота) из баллонов системы ориентации, и через несколько суток станция стала неуправляемой. Однако до этого на остатках газа системы ориентации станция была раскручена вокруг оси, перпендикулярной плоскости солнечных батарей, а ось направлена на Солнце, что обеспечило станции режим гироскопической ста¬
билизации и подзарядку бортовых батарей. Благодаря этому связь со станцией продолжалась еще четыре месяца, за которые удалось провести ряд научных исследований межпланетного пространства и проверить функционирование центра дальней космической связи на расстоянии до 10000000 км.
Для выяснения причин возникшей аварийной ситуации на станции создали комиссию, которая обнаружила во многих клапанах, поставляемых одним из заводов Министерства авиационной промышленности, следы канифоли, которые препятствовали полному закрытию клапанов. По результатам пусков АМС 2МВ и накопленного опыта были проведены доработки станции и ее систем. Доработанной станции был присвоен индекс ЗМВ. Общий вес объекта - 910 кг. Вес радиоаппаратуры -160 кг. Вес КДУ - 68 кг.
Следующие запуски АМС в сторону Марса 11 ноября 1963 г. (ЗМВ-1) и 19 февраля 1964 г. (ЗМВ-4) снова закончились неудачей: в ноябре 1963 г. запуск четвертой ступени произошел при нерасчетной ориентации автоматической межпланетной станции в пространстве, что привело к входу станции в атмосферу Земли, а при запуске в феврале 1964 г. произошел взрыв блока «И» из-за замерзания в трубопроводе горючего. Запуск АМС ЗМВ-1 № 5 в сторону Венеры 27 марта 1964 г. опять был аварийным. Анализ аварии позволил выявить причину предыдущих неудач. Причина заключалась в том, что была допущена проектно-конструкторская ошибка, в результате которой двигатель четвертой ступени (блок «Л») не запускался.
Четвертая ступень имела отдельный блок обеспечения запуска, на ферменной конструкции которого располагалась система ориентации и стабилизации, а также автоматика двигателя с аккумуляторными батареями
15 9 17
20
22 19 | 12
20 IK 21 3
Автоматическая межпланетная станция 2МВ-4 для фотографирования планеты «Марс». Вид 1:
1 - герметичный орбитальный отсек;
2 - герметичный специальный отсек (фотоотсек);
3 - корректирующая двигательная установка;
9 - передающая антенна метрового диапазона;
11 - иллюминаторы фототелевизионного устройства и датчики ориентации на планету;
12-датчики научной аппаратуры;
15 - аварийная радиолиния;
17 -датчик ориентации параболической антенны на Землю;
18 - сопловые аппараты системы ориентации;
19 - баллоны со сжатым газом системы ориентации;
20 - шторки датчиков ориентации;
21 -датчик грубой ориентации на Солнце;
22 - датчик контроля солнечной ориентации
35


Первые автоматические межпланетные станции
5 К 4 12 14
Автоматическая межпланетная станция 2МВ-4 для фотографирования планеты «Марс». Вид 2:
4 - солнечные батареи;
5 - радиаторы системы терморегулирования;
6 - остронаправленная параболическая антенна;
7-8 - малонаправленные антенны;
9 - передающая антенна метрового диапазона; 10- всенаправленная антенна аварийной радиолинии;
12-датчики научной аппаратуры;
14 -датчик точной солнечной и звездной ориентации;
16-датчик постоянной солнечной ориентации
электропитания. Система управления должна была за 70 с до включения двигателя четвертой ступени переключить электропитание системы ориентации и стабилизации с батарей блока обеспечения запуска на батареи блока «Л». Однако переключения электропитания не
произошло, и четвертая ступень с АМС в течение 70 с находилась в неуправляемом режиме. Работа блока «Л» могла быть успешной (1 BA, 2МВ-4), если угловые возмущения четвертой ступени не изменяли ее положения больше допустимого, электропитание в этот момент
Станция «Зонд-
1 - радиаторы системы терморегулирования;
2 - малонаправленные антенны;
3 -датчик ориентации на Землю (29К);
4 -датчик точной ориентации на Солнце и звезду (25К);
5 - параболическая антенна;
6 - датчики контроля ориентации;
7 - датчики научной аппаратуры;
1» (ЗМВ-1 № 4):
8 - пневмосистема ориентации;
9 - спускаемый аппарат;
10- корректирующая двигательная установка;
11 -датчик постоянной ориентации на Солнце (21 К);
12 - орбитальный отсек;
13 - солнечные батареи;
14 - штырь магнитометра с антенной проверки спускаемого аппарата
36


Глава 2
включалось от системы управления ступени. При возмущениях больше допустимых гироскопы становились на упоры, и двигатель блока «Л» не включался.
Ошибку, принесшую столько бед, устранили в течение 15 мин. Но самое трудное было еще впереди. Запуск АМС ЗМВ-1 № 4 произведен 24 апреля 1964 г. в сторону Венеры, прошел без замечаний по ракете-носителю, но в орбитальном отсеке АМС обнаружилась негерметичность, давление в течение недели снизилось до 1 мм рт. ст., и станция свою задачу не выполнила. До 25 мая 1964 г. проводилась систематическая связь со станцией на батареях и передатчиках, находящихся в герметичном спускаемом аппарате. Станцию перевели в режим гироскопической стабилизации, но, несмотря на это, за месяц до достижения Венеры связь с ней была потеряна. Станция пролетела на расстоянии 110000 км от Венеры и получила наименование «Зонд-1».
По результатам этого запуска каждый герметичный отсек по технологии изготовления должен был проверяться вибрацией на низких частотах с обязательной проверкой рентгеном всех сварных швов.
Недостаточная отработанность станции ЗМВ дала о себе знать: на станции ЗМВ-4 № 2, запущенной в сторону Марса 30 ноября 1964 г., не раскрылись солнечные батареи и нарушился режим работы системы энергопитания. Хотя 15 декабря 1964 г. батареи раскрылись после проведения ряда динамических операций со станцией, станция вновь не выполнила свои задачи. Она получила наименование «Зонд-2».
К этому времени был накоплен значительный опыт по отработке методики управления такого рода станциями. 18 июля 1965 г. в сторону Марса вывели АМС ЗМВ-4 № 3, получившую название «Зонд-З» и полностью выполнившую всю намеченную программу (фотографирование обратной стороны Луны, не выполненное качественно в 1959 г., исследование межпланетного пространства и решение ряда технических проблем).
12 ноября 1965 г. успешно стартовала в сторону Венеры АМС ЗМВ-4 № 4, получившая название «Венера-2», однако на всем протяжении полета отмечалось плохое прохождение управляющих команд, что объяснялось повышенной температурой приемника радиосистемы. Станция пролетела на расстоянии 24000 км от Венеры.
16 ноября 1965 г. в сторону Венеры была запущена АМС ЗМВ-З № 1, получившая название «Венера-3». Программа полета была выполнена, станция достигла поверхности планеты, доставив 1 марта 1966 г. вымпел СССР. Это был первый в мире перелет космического аппарата с Земли на другую планету. При пусках АМС «Венера-2» и «Венера-3» использовался «марсианский
«Венера-2» (ЗМВ-4 № 4)
«Венера-3» (ЗМВ-З Ш 1)
37


Первые автоматические межпланетные станции
Г.Н.Бабакин
задел» по АМС с соответствующими доработками, чем и объясняются их индексы.
При пуске 23 ноября 1965 г. на промежуточную орбиту АМС вывели в нестабилизированном положении вследствие аварии третьей ступени (блока «И», ненормальная работа ДУ на конечной ступени - 528 с). В средствах массовой информации этот аппарат объявлен как «Космос-96».
Из 19 проведенных запусков автоматических межпланетных станций только два можно назвать удачными. Это объясняется несколькими причинами.
1. 	Запуск ракетного блока «Л» на промежуточной орбите в условиях невесомости проводился впервые. Условия его полета, характер среды, влияющие факторы были неизвестны. Этим объясняется большое количество отказов блока «Л», запуск которого проходил над Атлантикой, в районе Гвинейского залива.
Получить телеметрическую информацию с борта четвертой ступени в темпе ее полета в то время не представлялось возможным, информация приходила с кораблей командно-измерительного комплекса только в записи на ЗУ и очень поздно. Поэтому некоторые технические решения были не слишком корректными и запоздалыми.
2. Задачи, которые предполагалось решить с помощью АМС (например, попасть точно на Марс или Венеру, расположенные от Земли на огромных расстояниях), обусловили сложность ее конструкции, что сказалось на надежности.
3. Время полета к планетам исчислялось не сутками, а многими месяцами. Естественно, что общее время работы бортовых систем АМС во много раз превышало время работы бортовых систем ракеты-носителя. Отсюда возникали повышенные требования к надежности и ресурсу бортовых систем АМС, которые были недостаточно учтены разработчиками аппаратуры, несмотря на значительный объем экспериментальной отработки.
4. Было очень много неизвестного, впервые встречающегося, а учиться было негде и не у кого. Учил только собственный опыт. В конце 1965 г. работы по АМС были переданы в ОКБ им. С.АЛавочкина (главный конструктор - Г.Н.Бабакин), т.е. тогда, когда разработчики уже подходили к намеченной цели, пройдя тернистый путь ошибок, обучения и накопления опыта. Проектные работы по автоматическим аппаратам велись в секторе, возглавляемом Г.Ю.Максимовым, который являлся одним из основных энтузиастов автоматических исследовательских аппаратов.
38


Глава 2
'ВЛ.Краёец, Ktl.AewanaeS, ЬЖ.ШтроЯ, Ъ.А.Сакхиа&
ПАО «РКК «Энергия»
ПРИЛУНЕНИЕ. ПРОДОЛЖЕНИЕ ИЗУЧЕНИЯ ЛУНЫ1
В 1960 г. ОКБ-1 возвращается к вопросу создания автоматической станции с осуществлением ее мягкой посадки на поверхность Луны для получения изображения лунной поверхности. В январе того же 1960 г. было принято «Решение о развитии исследования космического пространства», в котором предусматривалось создание автоматической станции на Луне и в ее районе. Устанавливался срок запуска (AC Е6) -1961 г. Решению предшествовало завершение работ по станциям Е1, Е1А, Е2, Е2А, ЕЗ и начало отработки четырехступенчатой PH 8К78. Это создавало предпосылки ускоренной разработки и наземной отработки автоматической станции Е6 для осуществления мягкой посадки на Луну с обеспечением прямой телевизионной передачи на Землю изображения лунной поверхности.
26 марта 1961 г. С.П.Королев писал Д.Ф.Устинову о том, что в ОКБ-1 подтверждена принципиальная возможность с помощью четырехступенчатого носителя осуществить мягкую посадку аппарата Е6 на поверхность Луны и создать искусственный спутник Луны. Для станции, способной совершить посадку на Луну, необходимо было создать:
- двигательную установку, выполняющую коррекцию траектории полета аппарата и торможение его при посадке на Луну;
- автоматическую автономную лунную станцию с радиокомплексом, командными и телеметрическими каналами для работы с нею на Луне, с малогабаритной телевизионной камерой, собственной системой терморегулирования, автоматикой и химическими источниками тока, системой амортизации;
- объединенную компактную систему управления движением третьей и четвертой ступеней PH и собственно АС при коррекции траектории и подлете к Луне.
Многие вопросы обеспечения совместной надежной работы этих систем могли быть решены только в реальных полетных условиях. В процессе модернизации PH стартовую массу АС увеличили до 1580 кг, а массу АПС - до 100 кг. Автоматическая станция Е6 состояла из трех частей:
- корректирующе-тормозной двигательной установки С5.5 разработки ОКБ-2 (А.М.Исаев) с установленным на ней блоком системы управления;
- двух сбрасываемых перед торможением у Луны отсеков с аппаратурой;
- автоматической автономной лунной станции.
AC Е6 была снабжена специальной оптической системой астронавигации, работающей с помощью пяти групп датчиков: двух земных, двух лунных и одного солнечного. С помощью этой системы обеспечивались операции, позволяющие осуществить прилунение АЛС в заданном районе.
Конструктивно AC Е6 выполнялась в виде блочной схемы, позволяющей при приближении к Луне сбрасывать выполнившие свои функции отсеки для того, чтобы на последнем этапе (торможение перед посадкой на Луну) аппарат имел минимальную массу. При этом был применен ряд оригинальных конструктивных решений. Каркас ДУ (разработка ОКБ-2) использовался как конструктивно-силовая основа автоматической станции. На верхнюю, точно обработанную, плату бака окислителя устанавливался основной блок (гироплатформа) объединенной системы управления, которую разработало НИИ-885. Блок закрывался герметичным сварным алюминиевым корпусом, на котором устанавливался ложемент для АЛС. На каркасе ДУ устанавливались также штыревой датчик касания поверхности Луны и баллон системы наддува амортизаторов АЛС. Снаружи устанавливались оптическая аппаратура системы астронавигации и баллоны со сжатым азотом рабочим телом микродвигателей системы ориентации. Первая автоматическая автономная лунная станция выполнялась как автономно действующий на поверхности Луны аппарат. Станция была оснащена амортизаторами, обеспечивающими рассеивание основной части кинетической энергии при соударении АЛС с поверхностью Луны. Корпус станции был выполнен из алюминиевого сплава и вместе с четырьмя раскрывающимися лепестками имел овально-сужающуюся форму, лепестки закрывали иллюминатор телевизионного устройства и образовывали приемопередающую антенну радиокомплекса автоматической станции на траектории полета к Луне.
Основные характеристики AC Е6
Стартовая масса -1470 кг
Масса полезного груза (АЛС) - 82 кг
Скорость прилунения - 0-20 м/с
Время полета -3,5 сут.
1 Полный текст статьи см. в книге «История развития автоматических космических аппаратов» / Сер. «Развитие
отечественной ракетно-космической науки и техники». Т. 3. - М.: Столичная Энциклопедия, 2015. - Стр. 38-40.
39


Первые автоматические межпланетные станции
Общий вид автоматической станции «Луна-9» (Е6):
1 - двигательная установка; 4 -
2 - отделяемый отсек № 1 с системой астронавигации; 5 -
3 - автоматическая лунная станция; 6 -
отсек системы управления (И-100); отделяемый отсек №2 с радиоаппаратурой; радиовысотомер
Полет автоматической станции Е6 осуществлялся по следующей схеме. После выведения АС на околоземную орбиту в заданный момент времени выдавалась команда на включение ДУ четвертой ступени (блок «Л») PH. Станция разгонялась до второй космической скорости по заданной траектории движения к Луне и отделялась от PH. Затем проводилась ориентация АС на Солнце и выдавалась команда на ее закрутку с целью обеспечения теплового режима. В заданное время, перед включением ДУ, система астронавигации выполняла измерения параметров траектории, которые передавались по радиоканалу на Землю и использовались для вычисления уставок, которые
необходимо было ввести по радиоканалу в систему автоматического наведения и систему управления, на коррекцию траектории движения. После выполнения заданной ориентации выдавалась команда через систему управления на включение КТДУ автоматической станции для коррекции траектории. На расстоянии 8300 км от Луны с помощью системы астронавигации выполнялось построение лунной вертикали, т.е. ось корректирующей тормозной двигательной установки выставлялась по направлению на центр Луны, и гироскопы «запоминали» это положение осей. Программно-временное устройство включало радиовысотомер на «прогрев», на расстоянии 75 км
Панорама Луны, полученная с борта АЛС
40


Глава 2
от Луны он выдавал команду на включение КТДУ на выбранный тормозной режим. При этом происходило отделение сбрасываемых отсеков, термоукупорки и осуществлялся наддув амортизаторов АЛС до 1 атм. На расстоянии 250-265 м от поверхности Луны прекращалась работа двигателя в режиме торможения, и дальнейшее снижение происходило в режиме парашютирования на управляющих соплах КТДУ. На этом участке высвобождался ленточный датчик-щуп, который при соприкосновении с лунной поверхностью выдавал команду на срабатывание пирозамка отделения АЛС от ложемента АС. Станция отделялась от ложемента под действием истекающего газа из амортизационных оболочек в направлении, обратном движению к Луне, что позволяло снизить скорость прилунения до 15 м/с.
Через 4 мин после выключения КТДУ программно-временное устройство АПС выдавало команду на сброс амортизационных баллонов, и еще через 1 мин проходила команда на срабатывание пирозамка открытия лепестковых антенн. Антенны под действием пружин раскрывались, выравнивая станцию на лунной поверхности. При этом открывались четыре ленточные антенны с подвешенными на них элементами для оценки контрастности освещения и штанга магнитометра. Происходило переключение радиоканалов: телевизионного - на лепестки, а командного и телеметрического - на ленточные антенны. На верхней полуоболочке АЛС на пружинных основаниях были расположены двугранные зеркала-призмы для получения стереоскопического изображения рельефа лунного грунта. По команде с Земли включалась телевизионная камера обзора лунной поверхности через цилиндрический иллюминатор из кварцевого стекла. Тепловой режим АЛС обеспечивался применением испарительной системы. Корпус АЛС снаружи был закрыт экранно-вакуумной изоляцией. Летным испытаниям предшествовали многоплановые работы по отработке конструкций:
1. Отработана конструкция штыря с контактным датчиком, с помощью которого вырабатывался сигнал на отделение АЛС. Отработка проводилась на специальной установке.
2. Отработана конструкция надувных баллонов, обеспечивающая мягкую посадку АЛС на поверхность Луны. Отработка проводилась в барокамере. Полностью собранная станция устанавливалась в барокамеру, надувные баллоны после откачки барокамеры надувались, сбрасывая при этом термоукупорку.
3. Отработано отделение боковых отсеков КА при температуре -50 °С. Отработка проводилась на технологическом макете КА. Пирозамки замораживались жидким азотом, а затем подрывались.
4. Отработано отделение надувных баллонов при помощи пирошнура, продетого в петли этих баллонов. АЛС с надутыми баллонами сбрасывалась со строительного крана. После сброса и успокоения АЛС с пульта производился подрыв пирошнура.
5. Отработана система мягкой посадки и проверена работа АЛС после прилунения: сброс АЛС с высоты 20 м, ее приземление, отделение надувных баллонов, раскрытие лепестковых и штыревых антенн. Работа теле- и радиоаппаратуры осуществлялась на территории НИИ-229 (Г.М.Табаков). Проверка на т.н. бликование, т.е. проверка на отсутствие воздействия бликов Солнца на чувствительные системы, проводилась в Крыму с зеркальным подсветом объекта Солнцем.
6. Отработана испарительная система терморегулирования АЛС.
7. Отработан режим поиска реперных светил системой астронавигации. Отработка проводилась на специальном стенде, имевшем три степени свободы перемещения.
8. Отработаны микродвигатели системы ориентации.
9. Отработана КТДУ при имитации подлета к лунной поверхности.


Первые автоматические межпланетные станции
10. Проведены сбросовые испытания объекта с остатками топлива в баках с целью проверки возможности возникновения взрыва или воспламенения этих остатков при разрушении каркаса АС при падении на поверхность Луны.
11. Проведены тепловые испытания в барокамере.
Экспериментальная отработка проводилась в 1962 г.
Летные испытания AC Е6 начались в январе 1963 г. С 1963 по 1966 г. провели 12 пусков (04.01.1963 г., 03.02.1963 г., 02.04.1963 г., 21.03.1964 г., 20.04.1964 г.,
12.03.1965 г., 10.04.1965 г., 09.05.1965 г., 08.06.1965 г.,
04.10.1965 г., 03.12.1965 г., 31.01.1966 г.). Из них пять были аварийными, причем в четырех случаях - из-за неисправности системы управления носителя. Отличительной особенностью системы управления было то, что система управления блоков «И», «Л» и станции Е6 была единой. После того как систему управления станции Е6 сделали автономной, задача выведения станции Е6 к Луне выполнялась.
Полностью программа пуска выполнена в одном случае. Это произошло 31 января 1966 г. (старт в 14 ч 41 мин 37 с) при запуске станции, получившей название «Луна-9». А 3 февраля 1966 г. в 21 ч 45 мин 4,25 с АС прилунилась. За время полета было проведено 13 сеансов связи общей продолжительностью 4 ч 40 мин, выдано 182 команды по КРЛ, заложено шесть уставок для автономного управления объектом. 3 февраля 1966 г. в 21 ч 49 мин 4 с зафиксирован прием телеметрической информации АЛС. В период с 3 по 7 февраля 1966 г. телевизионная установка АЛС включалась шесть раз,
Аналог автоматической лунной станции «Луна-9» в музее РКК «Энергия»
что позволило впервые получить круговой обзор лунной поверхности в районе прилунения АС.
С конца 1965 г. работа по теме «Е6» проводилась совместно с ОКБ им. САЛавочкина, куда была передана вся документация по этой теме, при сохранении за ОКБ-1 ответственности за решение проблемы мягкой посадки. Подготовка и запуск АС «Луна-9» проводились совместно с заводом им. САЛавочкина и КБ главного конструктора Г.Н.Бабакина.
42


Глава 2
Е.Е.Ктилшсо&, Д.А.Ъгфарвй
АО ГНЦ «Центр Келдыша»
РАЗРАБОТКА В НИИ-1 - ЦЕНТРЕ КЕЛДЫША СИСТЕМЫ ОРИЕНТАЦИИ АМС Е-2 («ЛУНА-3»)
Академик Б.В.Раушенбах вспоминал:
«В КБ С.П.Королева проект космического аппарата Е-2 для фотографирования обратной стороны Луны стал явно «обгонять» проект ОД1, и сотрудники этого КБ обратились в НИИ-1 МАП2 как в единственную организацию, способную быстро осуществить работы, связанные с управлением ориентацией аппарата Е-2 (впоследствии получившего наименование «Луна-3»). Как и следовало ожидать, М.В.Келдыш полностью поддержал эту новую работу».
Разработка системы активной ориентации автоматической межпланетной станции Е-2 («Луна-3») велась на основе «Исходных данных для проведения предварительных исследований и разработок системы ориентации лунного объекта» от 4 февраля 1958 г. и «Технического задания ОКБ-1 ГКОТ на разработку системы ориентации объекта «Е» от 9 июля 1958 г.
Иллюминатор для фотоаппаратов
Приборы для научных исследований
Антенны
Жалюзи системы
терморегулирования
Тепловые экраны
=-2 0
Анализ возможности использования различных исполнительных органов, проведенный Д.А.Князевым и М.М.Тюлькиным, показал, что газоструйные реактивные двигатели в условиях кратковременной ориентации имеют существенное весовое преимущество перед силовыми гироскопами и исполнительными органами в виде маховых масс. Поэтому для объекта Е-2 были выбраны реактивные двигатели, использующие в качестве рабочего тела сжатый инертный газ.
Для определения удельного импульса тяги газового двигателя была создана динамометрическая установка УС-4, на которой были проведены первые продувки газовых двигателей. Одновременно Б.П.Скотниковым, А.И.Пациорой и А.В.Чукановым была разработана логика поиска и ориентации аппарата на Луну. Наведение станции выполнялось в два этапа. На первом этапе станция продольной осью осуществляла поиск и ориентацию на Солнце. При этом освещенная поверхность Луны попадала в поле зрения лунного датчика. Затем выполнялся второй этап: управление передавалось лунному датчику и осуществлялась активная ориентация станции на Луну. Таким образом, в схеме наведения Е-2 был использован способ наведения на ориентир посредством промежуточного наведения на Солнце, ставший впоследствии общепризнанным. Оптические датчики на космическом аппарате были использованы впервые. Структурная схема системы ориентации Е-2 стала прообразом широкого класса последующих систем.
Ряд элементов системы ориентации из-за отсутствия аналогов готовой продукции пришлось проектировать конструкторской группе отдела, возглавляемой ЕАБашкиным. Ею же была выполнена компоновка узлов системы ориентации. Испытания системы ориентации Е-2 были проведены на динамическом стенде УС-4. Его проектирование и испытания проводились группой сотрудников под руководством В.А.Николаева.
Из воспоминаний Б.Е.Чертока, заместителя Главного конструктора С.П.Королева: «В конце 1958 г. после первых неудачных попыток пусков с прямым попаданием по Луне СП3 вызвал меня, Тихонравова, Бушуева и объявил, что Келдыш пригла-
Секции
солнечных
батарей
1 Условное обозначение ориентированного спутника (прим. авторов).
2 В1944-1965 гг. - преемник организованного в 1933 г. Реактивного научно-исследовательского института - РНИИ, в настоящее время - АО ГНЦ «Центр Келдыша, головное научно-исследовательское предприятие по ракетным двигателям и космическим энергосистемам Госкорпорации «Роскосмос» (прим. авторов).
3 Сергей Павлович Королев (прим. сост.)
4:


Первые автоматические межпланетные станции
Фотографирование
\
\ Орбита Луны
Траектория полета АМС
Передача фотоснимков
Схема съемки обратной стороны Луны
сил посетить Яихоборы (т.е. НИИ-1) и познакомиться с предложениями по системе управления ориентацией для спутников и лунных аппаратов.
Тихонравов сказал, что он об этих разработках слышал. Ведет эту работу в НИИ-1 Борис Викторович Рау- шенбах, и, по отзывам наших сотрудников Рязанова и Максимова, предложения очень интересные. Королев
напомнил, что Раушенбаха он хорошо знает еще по работе в РНИИ. Итак, мы с Королевым выехали по приглашению Келдыша из Подлипок в Яихоборы. Келдыш встретил нашу компанию очень приветливо и сразу повел в лабораторию Раушенбаха. Здесь на простых столах были разложены действующие макеты системы ориентации для автомата, который, по замыслу авто-
' (UL у.С'ТГ '
vyVV * •)- \ТгГлу..'*‘
fit . . \cfj ' 0 ST---:, ’
ЛШВЖъ\’ШР Я,
Фрагмент карты обратной стороны Луны
44


Глава 2
ров, должен ориентироваться фототелевизионной аппаратурой на обратную сторону Луны.
Раушенбах рассказал об этих принципах. Башкин и Князев - два инженера, уже имевшие производственный опыт, продемонстрировали с помощью имитаторов работу датчиков ориентации на Солнце и Луну. На гостей должно было произвести впечатление эффектное срабатывание «пшикающих» пневматических сопел реактивных двигателей. Князев со своими помощниками суетился у баллонов высокого давления, что-то открывал, перекрывал. Где-то из негерметичного соединения засвистел сжатый воздух - срабатывал неумолимый «визит-эффект». Но в целом демонстрация прошла благополучно.
Келдыш был очень доволен. Королев сказал: «Систему надо доводить. Я готов помогать своим производством. Но торопитесь. Мы должны все получить и отработать у себя еще в этом году. Если нужна помощь, вот Черток и Бушуев, обращайтесь к ним; не помогут звоните прямо мне».
Он не хвалил, а требовал и ставил задачи. Это действовало мобилизующе: люди поняли, что уже все готово, дело теперь только за ними».
Аппаратура системы ориентации прошла полный цикл испытаний в ОКБ-1, на технической позиции и успешно работала при проведении летно-конструкторских испытаний. Запущенная 7 октября 1959 г. автоматическая межпланетная станция «Луна-3» впервые со-
Б.В.Раушенбах
вершила облет Луны, при этом 10 октября она сориентировалась на центр естественного спутника нашей планеты и произвела фотографирование его обратной стороны. Фотографическое изображение телевизионными средствами было передано на Землю и стало основой первой карты и атласа невидимой стороны Луны. Эти работы значительно опередили соответствующие работы США. Среди названий, присвоенных геологическим образованиям на обратной стороне Луны, - имена РНИИ, Артемьева, Келдыша, Клейменова, Королева, Лангемака и др.
За создание первой в мире системы управления ориентацией космических аппаратов сотрудники НИИ-1 Е.А.Башкин, Д.А.Князев, Б.В.Раушенбах были удостоены Ленинской премии.
45


Глава 3
РАЗВИТИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ АВТОМАТИЧЕСКИХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ в 1960-е гг.
КА «Зенит-2», «Зенит-4»
Первый спутник связи «Молния-1»
КА «Электрон»
Система МКРЦ «УС». КА «УС-А», «УС-П», «УС-ПУ»
Разработка и запуски автоматических КА системы «ИС» Космическая система раннего обнаружения пусков баллистических ракет «УС-К» Система телевизионной глобальной разведки ТГР Развитие автоматических КА КБ «Южное» и ПО «ЮМЗ»
КА «Омега», «Метеор»
КА связи, вещания, ретрансляции информации, боевого управления и двойного назначения. КА «Стрела», «Молния». Экспериментальный комплекс «Циклон» Второе поколение КА для исследования Луны: КА «Луна-9» - «Луна-14» Третье поколение КА для исследования Луны: КА «Луна-15» - «Луна-24» Автоматический самоходный аппарат
Второе поколение КА для исследования Венеры:
КА «Венера-4» - «Венера-8»


Глава 3
ЮЖ.Лайутия, SM.JcwcmaeS, Ъ.А.СокалоВ., ЪЖ.Сотннкой, V.S-fHcpmotc
ПАО «РКК «Энергия»
КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ «ЗЕНИТ-2», «ЗЕНИТ-4»1
«Зенит-2» - автоматический спутник-разведчик, оснащенный фотоаппаратурой и специальной разведывательной радиоаппаратурой. По завершении орбитального полета фотоаппараты с пленкой доставлялись в спускаемом аппарате на Землю. Информация, полученная в результате работы радиоаппаратуры, передавалась по радиотракту на средства наземного комплекса управления полетом. Работы велись в соответствии с постановлением от 25 мая 1959 г., определившим сроки и задачи создания ориентированного спутника для разведки. Полеты космических аппаратов «Зенит-2» в средствах массовой информации объявлялись как полеты аппаратов серии «Космос». Первая страница истории спутника-разведчика была написана в ОКБ-1 (С.П.Королев), последующая - ОКБ-1 уже совместно с его филиалом 3. Дальнейшие работы по этой теме проводились предприятием ЦСКБ (Д.И.Козлов), которое было образовано на базе филиала 3.
Активные исследования и проектная разработка спутника начались в отделе 9 (М.К.Тихонравов), в секторе Е.Ф.Рязанова, в 1957 г. Первоначальные варианты компоновочной схемы строились на базе приборного отсека и капсулы. В приборном отсеке размещались фотоаппаратура, специальная радиоаппаратура и основные служебные системы, обеспечивающие функ¬
ционирование космического аппарата в орбитальном полете. Капсула имела коническую форму, в ней находились кассеты с фотопленкой и оборудование, необходимое для ее работы при спуске и поиске после посадки. Капсула была снабжена тормозной двигательной установкой и выполняла роль спускаемого аппарата, доставлявшего с орбиты фотопленку.
В процессе проектной разработки рассматривались варианты космического аппарата различной размерности, массой от 1,5 до 4,5 т, при этом уже на начальном этапе работ в состав фотоаппаратуры был включен длиннофокусный фотоаппарат (фокусное расстояние объектива около 1 м).
В1959 г. С.П.Королев предложил отказаться от выбранной схемы и принять за основу построения спутника-разведчика компоновочную схему разрабатываемого пилотируемого космического корабля, получившего наименование «Восток». По результатам обсуждений подробных проработок состоялось решение главного конструктора, по которому была принята единая компоновочная схема для пилотируемого корабля и спутника-разведчика.
В 1961 г. из состава проектного отдела 9 выделился специализированный отдел 29, начальником отдела был назначен Е.Ф.Рязанов, его заместителем И.В.Лавров. В то же время заместителем главного конструктора по направлению работ отдела был назначен П.В.Цыбин.
Отдел вел проектные разработки спутников-развед- чиков (начальник сектора - Ю.М.Фрумкин), спутников связи (начальник сектора - Ц.В.Соловьев) и ряда других аппаратов, обеспечивал проектное сопровождение на всех стадиях создания этих аппаратов, участвовал в подготовке к пуску и в управлении полетом. Разработка проекта спутника-разведчика, получившего
Спутник «Зенит-2» - первый специализированный беспилотный спутник, с борта которого осуществлялось фотографирование земной поверхности:
1 - фотоаппаратура;
2 - спускаемый аппарат;
3 - баллоны системы ориентации; •
4 - приборный отсек;
5 - антенны телеметрических систем;
6 - тормозная двигательная установка;
7 - датчик ориентации по Солнцу;
8 - построитель вертикали;
9 - антенна программной радиолинии;
10 - антенна системы радиоразведки
1 Полный текст статьи см. в книге «История развития автоматических космических аппаратов» / Сер. «Развитие
отечественной ракетно-космической науки и техники». Т. 3. - М.: Столичная Энциклопедия, 2015. — Стр. 46-49.
47


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
наименование «Зенит-2», завершилась в июле 1961 г. К этому времени первый КА «Зенит-2» прошел значительную часть программы наземной экспериментальной отработки и был подготовлен к отправке на полигон. Ведущим конструктором по спутнику «Зенит-2» был Б.В.Рублев.
Программа летных испытаний спутника-разведчика «Зенит-2» предусматривала 10 пусков. В дальнейшем программу скорректировали и дополнили до 13 пусков, т.к. при летных испытаниях три космических аппарата не были выведены на орбиты ИСЗ из-за аварии ракеты- носителя. Несмотря на сходство внешнего облика, космический аппарат «Зенит-2» и космический корабль «Восток» существенно отличались по составу средств и принципам управления полетом.
Со многими принципиальными проблемами разработчики встретились в процессе разработки этого аппарата, в т.ч. с проблемами, связанными с созданием новых бортовых систем, элементов конструкции, выбором принципов программного управления процессами фотографирования, создания комплекса этих средств и методики управления с учетом взаимодействия бортовых и наземных средств управления полетом.
Очень сложной была начальная стадия создания проекта спутника, на которой определялась возможность получения в космическом полете фотоинформации высокого качества с распознаванием образований и объектов, имеющих размеры порядка 10-15 м. На этом этапе разработки решалась главная задача-определить характеристики фотоаппаратуры как средства получения информации и проверить принципиальную возможность создания на борту космического аппарата условий, необходимых для функционирования этой аппаратуры.
Задача получения фотоизображения высокой разрешающей способности с летательного аппарата, движущегося со скоростью порядка 8000 м/с на высотах 200-400 км, потребовала разработки теоретических основ создания космической фотоаппаратуры, в т.ч. принципов построения и расчета оптической системы с длиннофокусными объективами и большими по размерам нагруженными многослойными иллюминаторами, систем компенсации сдвига изображения и влияния внешних факторов.
Необходимо особо отметить проблемы создания комплекса бортовых систем космического аппарата, обеспечивающих управление его движением и программное управление фотоаппаратурой. Эти системы не имели аналогов в предшествующих разработках. Система ориентации должна была поддерживать в течение всего орбитального полета трехосную ориентацию в орбитальной системе координат. При такой ориентации одна из осей направлена на Землю, другая - по
направлению полета. К системе ориентации предъявлялись очень высокие требования по точности ориентации аппарата, т.к. нескомпенсированная ошибка ориентации, выходящая за предел одного градуса, пагубно влияет на качество получаемого изображения. Впервые в системе ориентации применили схему, включающую особые гироскопические датчики, инфракрасный построитель вертикали и ряд других элементов. Система управления была разработана как многофункциональная система управления движением с широкими возможностями по ориентации, проведению программных разворотов, обеспечению высоких точностей и оперативности изменения режимов.
Созданию сложной и по своим характеристикам принципиально новой системы управления способствовало то обстоятельство, что в ОКБ-1 по инициативе С.П.Королева из НИИ-1 был переведен коллектив, возглавляемый Б.В.Раушенбахом. Достаточно непростой оказалась проблема управления комплексом фотоаппаратуры, реализуемого из наземного Центра управления полетом. На борт космического аппарата требовалось передавать сложные объемные программы настройки каждого сеанса фотографирования.
Монтаж и проверка спутника «Зенит» перед полетом
48


Подготовка спутника типа «Зенит» к стыковке с ракетой-носителем
Для спутника «Зенит» впервые была разработана программная радиолиния и сопряженное с ней бортовое программно-логическое устройство. Это был один из первых образцов космических радиосистем оперативного обмена значительными объемами командно-программной информации между космическим аппаратом и комплексом средств Центра управления полетом - опыт, очень широко используемый сегодня для управления различными космическими аппаратами. Для получения снимков необходимой разрешающей способности температура объектива и самого фотоаппарата должна была поддерживаться с отклонением от заданного значения менее чем на 1 °С, а скорость изменения температуры - пределах порядка 0,1 град./ч. При этом необходимо учитывать, что в процессе полета космический аппарат по- разному ориентирован по отношению к Солнцу, а это означает, что внешние тепловые потоки существенно изменяются, особенно с учетом «захода» космического аппарата в тень Земли.
Комплекс этих вопросов решался ОКБ-1 с участием Заказчика и широкой кооперации с августа 1956 г. по декабрь 1960 г. и был оформлен в виде эскизного проекта КА «Зенит-2» в июле 1961 г., а также в виде многочисленных документов всей кооперации, участвовавшей в создании комплекса.
В процессе разработки корабля «Зенит-2» был создан ряд принципиально новых систем. Конструкция отсеков корабля «Восток», принятая за основу построения компоновочной схемы, и часть его бортовых систем (система электропитания, радиотелеметрические системы, система аварийного подрыва объекта и др.) были существенно модернизированы применительно к задачам нового космического аппарата. И только тормозную двигательную установку и незначительную часть систем заимствовали для аппарата «Зенит-2» из состава корабля «Восток». Проверка принципиальной возможности проведения фотографирования в целях разведки осуществлялась при отработочных полетах кораблей серии «Восток».
Первый старт PH 8А92 (модификация 8К72) со спутником-разведчиком «Зенит-2» был произведен 11 декабря 1961 г. Пуск оказался аварийным: из-за отказа третьей ступени ракеты-носителя космический аппарат не вышел на орбиту.
Следующий старт состоялся 26 апреля 1962 г. Спутник был выведен на орбиту и получил официальное наименование «Космос-4». В процессе полета проводилась проверка функционирования всех систем в различных режимах работы, отрабатывались программы и методика управления полетом с Земли. К сожалению, в этом полете произошли сбои в работе фотоаппаратуры, имелись серьезные замечания по системе ориентации.
49


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
После трех суток полета, как и было запланировано, спускаемый аппарат приземлился в заданном районе. Этот полет положил начало летно-конструкторским испытаниям спутника-разведчика «Зенит». За полтора месяца после завершения первого полета провели необходимые доработки в системах спутника, и 28 июля 1962 г. состоялся следующий пуск. Программа полета была выполнена полностью, все бортовые системы работали хорошо.
Всего в программе летно-конструкторских испытаний было реализовано 10 полетов. Летно-конструкторские испытания «Зенит-2» завершились 30 октября 1963 г. («Космос-20»). В каждом из полетов предусматривались отработка новых режимов, методические исследования, наращивание продолжительности полета, отработка методик управления, отработка средств поиска и эвакуации спускаемых аппаратов. Каждый полет давал огромный объем фактического материала по фотографированию различных участков поверхности Земли.
В процессе летных испытаний была проведена модернизация КА, которая позволила за счет изменения состава разведывательной аппаратуры, совершенствования бортовых систем и методики управления полетом значительно повысить эффективность КА как спутника-разведчика и получить значительный объем данных, необходимых Заказчику.
Начиная с четвертого полета («Космос-10») комплектация разведывательной аппаратуры существенно изменилась: была исключена малоэффективная фототелевизионная система, вместо нее установлены дополнительно два фотоаппарата с длиннофокусными объективами (F = 1 м), при этом фотоаппараты модернизировали (в несколько раз увеличен запас фотопленки и доведен до 1500 кадров на каждом аппарате, существенно улучшены также качество пленки
и надежность функционирования аппаратов и др.). За один полет по программе летных испытаний фотографировались районы площадью более 10 млн кв. км, при этом благодаря высокой разрешающей способности снимков можно, например определить количество автомобилей на стоянке. Так появился космический аппарат «Зенит-2».
Комплекс средств спутника «Зенит-2» позволял производить съемку малыми сериями кадров и съемку протяженных трасс, обеспечивал высокую точность привязки фотографируемых объектов, позволял решить ряд задач картографирования, осуществить привязку континентов и получить пространственное изображение местности. «Зенит-2» - первый космический аппарат - был сдан в эксплуатацию, на вооружение, 10 марта 1964 г. В штатную эксплуатацию Министерством обороны был принят не только спутник, а целый комплекс, обеспечивающий его подготовку к запуску, выведение с помощью ракеты-носителя на орбиту ИСЗ, управление полетом, поиск и обслуживание спускаемого аппарата после приземления.
В 1964 г. в ОКБ-1 был разработан эскизный проект нового спутника-разведчика «Зенит-4», оснащенного фотоаппаратурой с фокусным расстоянием объектива значительно больших размеров, чем на КА «Зенит-2» (F = 3 м). Выпуск этого проекта в ОКБ-1 завершил работы по созданию спутников-разведчиков. Эти работы продолжил филиал 3 ОКБ-1, а затем ЦСКБ.
Разработка спутника-разведчика «Зенит» внесла ощутимый вклад в космическую технику, в решение ряда конкретных технических и методических вопросов. Его полеты подтвердили большие возможности принципиально нового «инструмента» - космического аппарата, обеспечивающего получение фотоинформации о Земле. Руководителями летных испытаний первых аппаратов «Зенит-2» были Б.Е.Черток и П.В.Цыбин.
Спутник «Зенит-4»:
1 - усовершенствованная фотоаппаратура;
2 - спускаемый аппарат;
3 - приборный отсек;
4 - тормозная двигательная установка;
5 - антенны телеметрических систем;
6 - жалюзи системы терморегулирования;
7 - построитель вертикали;
8 - антенна командной радиолинии;
9 - баллон со сжатым воздухом
50


Глава 3
Ъ.и.Каражё., ПЛ.КдприАнмис, ЕЛ.Осипаё, Т?.г4.Ссисам1&, 'В.Е/Черток
ПАО «РКК «Энергия»
ПЕРВЫЙ СПУТНИК СВЯЗИ «МОЛНИЯ-1»1
В соответствии с постановлением правительства от 30 октября 1961 г. начались проектные работы по созданию первого советского ИСЗ - активного ретранслятора «Молния-1» - и построение с его помощью экспериментальной линии дальней радиосвязи между Москвой и Владивостоком. Как и почти все в то время в космической технике, такая разработка проводилась впервые, подобная система не имела прототипа. Поэтому замыслы ученых и специалистов в области радиотехники не шли дальше проведения натурных экспериментов по исследованию распространения радиоволн, создания экспериментального космического аппарата. А затем накопленный в этой работе опыт предполагалось использовать для проектирования будущих спутников связи. Осторожные предложения специалистов в области радиотехники казались разумными, тем более что и американские планы предусматривали именно такой постепенный путь экспериментов и накопления данных (вспомним «Эхо», «Реле», «Тельстар»). Директивные документы по созданию экспериментальной космической линии связи были подготовлены под влиянием этих превалирующих настроений. Предусматривалось изготовить всего два спутника и провести лишь исследования и эксперименты в области радиосвязи и телевидения.
В конце 1961 г. проектный отдел 29 (Е.Ф.Рязанов) подготовил проспект по спутнику связи и направил
С.П.Королеву на утверждение. В этом проспекте рекламировался экспериментальный спутник связи, при использовании которого могли быть выполнены необходимые эксперименты и исследования. С.П.Королев проспект не утвердил, а вернул его на доработку, сделав ряд существенных замечаний:
- разрабатывать надо не спутник для экспериментов, а сразу такой спутник, на основе которого можно было бы строить систему связи по всей территории Советского Союза;
- ресурс такого спутника на первых порах должен быть не менее 6-9 месяцев;
- для отработки в реальных условиях космического полета необходимо изготовить не 2, а 5-7 спутников, чтобы всесторонне их испытать и провести даже опытную эксплуатацию системы связи.
Заслуга С.П.Королева в том и состояла, что он, реально оценивая уровень достижений космической техники к тому времени, сумел своевременно поставить задачу о разработке спутника для системы связи, хотя решение этой задачи было весьма сложным. Возвращенный С.П.Королевым проспект был переработан в документ не столько рекламный, сколько носящий характер предложений о том, что делать, как делать, в какие сроки, с какими характеристиками, после чего удалось доказать в правительстве правильность и своевременность этого предложения. Оно было одобрено и начало претворяться в жизнь.
Задача в такой постановке стимулировала разработчиков на использование новейших достижений космической техники, дальнейшее ее развитие, способствовала воспитанию высококвалифицированных кадров. Она нацелила разработчиков на проектирование спутниковой системы связи для территории Советского Союза.
В нашей стране в начале 1960-х гг. происходило интенсивное возникновение и развитие региональных территориально-производственных комплексов, удаленных друг от друга и от центральных обжитых районов. Строительство линий связи центра с региональными районами и последних между собой с использованием только традиционных наземных линий (кабельных и радиорелейных) требовало больших затрат средств и времени. Быстрее и экономичнее эта задача могла быть решена только с использованием связи через спутники-ретрансляторы. Для этих целей необходимо было создание широкой сети наземных станций для работы через спутник-ретранслятор, охватывающей все регионы нашей страны. Экономически выгодно оказывалось строить большое количество сравнительно простых и дешевых наземных пунктов, а спутник-ретранслятор - с большой мощностью излучаемого сигнала.
Таким образом, работа по созданию первого советского спутника связи получила конкретную направленность, а требования к нему стали определяться логикой достижения конечной цели. Спутник должен был иметь мощный ретранслятор, мощную систему энергопитания, эффективную систему терморегулирования. Для лучшего использования излучаемой энергии необходимо было иметь бортовую антенну с высокой направленностью излучения, но способную передать сигнал на все наземные пункты, находящиеся одновременно в зоне радиовидимости, антенну, способную работать в широком диапазоне радиоволн. Для одновременного приема и передачи сигналов в сеансах связи не-
1 Полный текст статьи см. в книге «История развития автоматических космических аппаратов» / Сер. «Развитие
отечественной ракетно-космической науки и техники». Т. 3. - М.: Столичная Энциклопедия, 2015. - Стр. 50-56.
51


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
Первый спутник связи «Молния», выводимый на высокоэллиптическую орбиту с целью обеспечения связи центральных районов страны с Дальним Востоком:
8 - маховик-гироскоп;
1 - корпус;
2 - рама с аппаратурой;
3 - рама системы терморегулирования; 4-радиаторы СТР;
5 - солнечные батареи;
6 - антенна ретранслятора;
7 - привод антенны;
9 - оптические датчики ориентации на Солнце; 10- оптические датчики ориентации на Землю;
11 - шар-баллоны системы ориентации;
12 - корректирующая двигательная установка;
13 - радиометр;
14 - экранно-вакуумная изоляция
обходимо было ориентировать антенну на Землю. Как спутник для системы связи он должен был обладать высоким ресурсом, совершать полет по такой орбите, которая позволила бы построить систему из возможно меньшего количества спутников. Для сопряжения спутников в системе, т.е. обеспечения согласованности их движения, необходимо было спутник оснастить корректирующей двигательной установкой.
Спутник для системы связи должен был изготавливаться серийно. Поэтому конструкция его должна была обладать высокой технологичностью, а время подготовки к запуску должно было быть как можно меньшим. Ко времени разработки спутника связи уже создали бортовой и наземный комплексы управления космическими аппаратами, включающие аппаратуру командной радиолинии, радиотелеметрии, траекторных измерений. Чтобы сократить сроки разработки и материальные затраты, решено было воспользоваться готовой аппаратурой, управление системами спутника организовать с учетом имеющегося количества команд и телеметрических параметров. Одной
из первых задач при разработке спутника связи являлось определение его массы и орбиты, на которую его можно было бы вывести. Предварительные оценки показали, что масса спутника получается достаточно большой и вывести его можно на невысокую орбиту. Потребовались более углубленные проработки. С этой целью впервые в практике проектных работ проводилась статистическая обработка относительных весовых характеристик уже разработанных к тому времени космических аппаратов, в результате которой были получены массовые коэффициенты служебных бортовых систем и конструкции аппарата. Стал ощутим, таким образом, достигнутый уровень развития космической техники, который и был принят в качестве отправной точки. Массу спутника уточнили, можно было уточнить вслед за этим и его орбиту.
Что касается выбора орбиты, то необходимо заметить, что наиболее просто проблемы ориентации спутника и бортовой антенны на Землю решаются в том случае, если спутник совершает полет по круговой орбите. Однако с самого начала разработок стало очевидным, что
52


Глава 3
имеющиеся возможности созданных ракет недостаточны для выведения спутника связи на необходимую для этих целей высокую круговую орбиту. Оставалось одно - использовать эллиптические орбиты. Параллельно шли расчеты по определению параметров орбиты, на которую можно было бы вывести спутник, и, по мере углубления проработок, - уточнение его массы. В результате удалось добиться возможности выведения спутника на высокоэллиптическую орбиту с периодом обращения 12 ч, высотой апогея 40000 км над Северным полушарием. Совершая по такой орбите два оборота в сутки, спутник на одном из них пролетает над Северной Америкой, на другом - над Советским Союзом, обозревая при этом всю территорию нашей страны непрерывно в течение не менее 9 ч. Эта орбита подходила для спутника связи. Из трех спутников, движущихся друг за другом над нашей страной, можно было построить систему круглосуточной связи по территории СССР.
Одной из самых сложных проблем при проектировании спутника связи была разработка системы ориентации. Требовалось обеспечить одновременную ориентацию солнечных батарей на Солнце и антенны на Землю в течение длительных сеансов связи. Использовать только систему реактивных микродвигателей для этих целей невозможно, т.к. потребный запас топлива для них существенно превышал массу самого спутника. Поэтому был предложен маховик-гироскоп в упруго-вязком подвесе, с помощью которого можно удерживать постоянную ориентацию одной оси на Солнце и путем изменения угловой скорости маховика осуществлять развороты спутника вокруг этой оси.
Теперь проблема постоянной ориентации солнечных батарей на Солнце и одновременной ориентации' антенны на Землю в сеансах связи при малых затратах топлива для микродвигателей могла быть и была решена следующим образом. Плоскость солнечных батарей расположили перпендикулярно оси вращения маховика-гироскопа, а антенну стали поворачивать в тангажной плоскости. Маховик-гироскоп, сохраняя постоянным направление оси вращения, удерживал ориентацию солнечных батарей на Солнце. По мере отклонения Солнца от оси маховика-гироскопа по сигналам отдатчика солнечной ориентации периодически включались микродвигатели и восстанавливали ориентацию оси вращения маховика-гироскопа на Солнце.
Перед каждым сеансом связи осуществлялось вращение всего аппарата вокруг направления на Солнце до тех пор, пока Земля не оказывалась в плоскости размещения бортовой антенны, которая затем, отклоняясь от исходного положения, наводилась на освещенный край Земли с помощью расположенного на антенне оптического датчика. Такая ориентация удерживалась в течение всего сеанса.
Система энергопитания состояла из солнечной батареи, площадью приблизительно равной 20 м2, и специально разработанной для спутника «Молния-1» аккумуляторной батареи, рассчитанной на большое количество зарядно-разрядных циклов. В солнечной батарее для обеспечения защиты фотоэлектрических преобразователей от воздействия радиации использовалась наклейка защитных стекол, что позволило значительно увеличить срок ее службы.
Перед разработчиками системы терморегулирования тоже стояли сложные задачи. Впервые в космической технике необходимо было осуществить непосредственное жидкостное охлаждение высокотемпературных элементов - ламп бегущей волны блока усиления ретранслятора. ЛБВ были выделены в отдельный агрегат, к которому подключили жидкостный контур системы терморегулирования. Спутник «Молния-1» - первый объект, на котором в течение продолжительных сеансов связи выделялось большое количество тепла. Обеспечение требуемого температурного режима внутри гермоотсека удалось успешно решить, используя постоянную ориентацию одной из осей спутника на Солнце. В плоскости солнечных батарей к гермоотсеку был прикреплен радиатор-нагреватель, постоянно освещенный Солнцем. Поверхность радиатора, обращенная к Солнцу, была оклеена фотоэлектрическими преобразователями и, таким образом, использована для увеличения площади солнечных батарей. В тени, за радиатором-нагревателем, вокруг цилиндрической обечайки гермоотсека был установлен радиатор-холодильник. Такая схема устройства системы терморегулирования позволяла при повышении температуры в отсеке переключать жидкостный контур на радиатор-холодильник, при понижении температуры - на радиатор-нагреватель. Увеличение интенсивности теплообмена достигалось тем, что с помощью вентилятора осуществлялась обдувка аппаратуры газом, для организации движения которого в отсеке был установлен воздуховод, разделяющий встречные потоки газа.
Для проведения коррекции орбиты спутника использовался однокамерный двигатель на компонентах топлива АК + НДМГ с тягой в пустоте 200 ± 30 кгс, суммарным удельным импульсом тяги 8000 кГ*с, удельным импульсом тяги 290 с, допускающий многократное включение. Коррекция выполнялась в перигее орбиты. В системе управления помимо использования традиционных радиолиний - командной и траекторных измерений - пришлось применить программно-временное устройство, по командам которого, «зашитым» в память или закладываемым на борт в виде уставок, происходило управление работой бортовых систем автоматически, без вмешательства с Земли. Так, по командам от ПВУ можно проводить в автоматическом режиме подряд до шести сеансов связи, осуществлять управление работой
53


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
бортовых систем при проведении коррекции орбиты, в процессе которой спутник вообще не был виден с наземных пунктов управления, расположенных на территории СССР. Сложная задача стояла перед разработчиками антенно-фидерных устройств спутника, которые разрабатывались двух видов: слабонаправленные, с полусферической диаграммой направленности - для радиолиний командной, телеметрической, траекторных измерений; узконаправленные - для тех же радиолиний и одновременно для ретранслятора.
В начале сеанса связи управление работой спутника осуществлялось через слабонаправленные антенны, а после ориентации на Землю антенны ретранслятора через нее шла передача служебной информации. При разработке антенны ретранслятора надо было реализовать одновременно противоречащие друг другу требования. С одной стороны, требовалась достаточно широкая диаграмма направленности (20 °) для обеспечения связи с наземными пунктами во всей зоне радиовидимости; с другой стороны - как можно большее усиление антенны, чтобы наземные приемные устройства были более простыми.
Интересное решение было найдено при компоновке аппаратуры внутри гермокорпуса аппарата. Аппаратуру разместили в ячейках крестообразной рамы, причем блоки установили таким образом, чтобы центровка рамы относительно продольной оси приближалась к нулевой. По раме был проложен кабельный ствол с разъемами, к которым подключалась устанавливаемая аппаратура. Обеспечивался свободный доступ к любому из приборов.
Конструктивная схема спутника выглядела следующим образом. Гермокорпус имел цилиндрическую
обечайку с двумя стыковочными шпангоутами и два конических днища. В верхнем коническом днище был размещен блок ламп бегущей волны ретранслятора, требующий жидкостного охлаждения. На цилиндрической обечайке установили радиатор-нагреватель, плоскость которого перпендикулярна продольной оси, радиатор-холодильник, солнечные батареи (шесть панелей) и две направленные антенны, размещенные в диаметрально противоположных точках. На верхнем коническом днище крепилась корректирующая двигательная установка, а на стыке верхнего днища с цилиндрической обечайкой крепилась рама пневмосистемы.
В верхнем днище имелся люк для доступа к гидро- и электроразъемам, которые состыковывались при сборке верхнего днища с цилиндрической обечайкой. После стыковки, заправки и проверки жидкостного контура верхнее днище и цилиндрическая обечайка больше не расстыковывались. Внутри цилиндрической обечайки к ней крепился концентрический цилиндрический воздуховод. Внутри нижнего днища был установлен маховик- гироскоп. Таким образом, чтобы получить доступ ко всем приборам и агрегатам спутника, достаточно было разъединить гермокорпус по нижнему стыковочному шпангоуту, снять верхний корпус с цилиндрической обечайкой с закрепленными на них приборами и агрегатами, а затем отстыковать приборную раму от нижнего днища.
Панели солнечных батарей в транспортном положении складывались вдвое и укладывались в виде шестигранной пирамиды, а затем, после выведения спутника на орбиту, раскрывались и оказывались в поперечной плоскости в районе стыковочного шпангоута цилиндри¬
Схема организации связи через спутник «Молния-1». Круглосуточная система дальней связи
54


Глава 3
ческой обечайки с нижним конусом. Большой размах солнечной батареи (около 8 м) обеспечивал необходимое соотношение моментов инерции, а симметричность конструктивно-компоновочной схемы спутника в целом относительно продольной оси обеспечивали необходимое размещение центра тяжести аппарата.
Позднее, в период летных испытаний спутника, выяснилось, что воздействие радиационных поясов Земли на элементы солнечных батарей интенсивнее, чем предполагалось. Тогда были внедрены створки на солнечных батареях, частично закрывающие элементы солнечных батарей на начальном этапе эксплуатации спутника, а затем, по мере снижения токопроизводи- тельности элементов, - раскрывающиеся поочередно по командам с Земли. Так удалось поддержать токо- производительность солнечных батарей на нужном уровне в течение длительного времени. К концу летных испытаний (четыре успешных запуска) ресурс спутника был доведен до одного года. Система связи на базе спутника «Молния-1» первоначально должна была состоять из спутника и двух наземных пунктов: в Москве (НИП-14) и Владивостоке (НИП-15). Управление бортовыми системами спутника осуществлялось специально созданной оперативной группой, располагавшейся на территории НИП-14 (вблизи г. Щелково). Вначале предполагалось в ОКБ-1 изготовить четыре спутника «Молния-1» - спутники первого этапа. Они должны были быть готовы к отправке на техническую позицию уже в первой половине 1963 г., практически через полтора года после начала работ. Однако неординарность задачи и задержки с поставкой аппаратуры привели к сдвигу сроков готовности спутников на целый год.
Первый запуск спутника «Молния-1» состоялся 4 июня 1964 г., но потерпел неудачу из-за аварии носителя. Вторая попытка проведена 22 августа того же 1964 г. Спутник на орбиту был выведен, но антенны не раскрылись из-за неучета жесткости проложенного по ней кабеля. Со спутником проводили испытания в нештатном режиме. Он был объявлен как спутник «Космос-41» и проработал на орбите до 26 мая 1965 г. Необходимо отметить, что С.П.Королев уже в начале 1964 г. обратился в вышестоящие инстанции с просьбой о передаче работ по спутнику «Молния-1» в ОКБ-10 (г. Красноярск) «в целях развития работ по космической тематике и разгрузки ОКБ-1 и опытного завода». Его просьба была удовлетворена, и в марте 1964 г. вышел по этому поводу соответствующий приказ Председателя Госкомитета по оборонной технике. Однако после двух неудачных запусков спутника к этому вопросу пришлось вернуться вновь. По указаниям Д.Ф.Устинова и заместителя Председателя ГКОТ Г.А.Тюлина на ОКБ-1 и опытный завод возлагалась задача изготовить еще четыре спутника (в т.ч. один запасной) со сроками изготовления в апреле-июне 1965 г. Таким образом, всего в ОКБ-1 изготовили восемь спутников «Молния-1», состоялось семь их запусков, из которых четыре были полностью успешными.
Третий запуск произведен 23 апреля 1965 г., после доработок и дополнительных наземных испытаний систем, агрегатов и узлов спутника. Он оказался успешным (спутник проработал на орбите до 26 ноября 1965 г.) и явился официальным началом полетов спутников серии «Молния», тридцатилетие которого исполнилось в 1995 г. В центральной печати этому событию было посвящено сообщение ТАСС.
Сообщение ТАСС о запуске «Молния-1»
В соответствии с программой отработки системы дальней радиосвязи и телевидения с использованием искусственных спутников Земли - активных ретрансляторов 23 апреля 1965 г. в Советском Союзе осуществлен запуск на высокую эллиптическую орбиту спутника связи «Молния-1».
По данным вычислительного центра, спутник выведен на орбиту с апогеем 39380 километров в северном полушарии и перигеем 497 километров в Южном полушарии. Период обращения спутника 11 часов 48 минут. Наклонение орбиты 65 градусов.
На борту спутника установлена ретрансляционная аппаратура для передачи программ телевидения и дальней радиосвязи, а также аппаратура командно-измерительного комплекса, системы ориентации спутника и коррекции его орбиты. Электропитание бортовой аппаратуры производится от солнечных батарей и химических источников тока.
Основной задачей запуска спутника связи «Молния-1» является осуществление передач программ телевидения и дальней двусторонней многоканальной телефонной, фототелеграфной и телеграфной связи.
Вся аппаратура, установленная на борту спутника связи, а также наземный радиокомплекс работают нормально.
Проведенные первые передачи телевизионных программ между Владивостоком и Москвой прошли успешно.
«Правда», 24 апреля 1965 г.
55


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
1 мая 1965 г. с помощью этого спутника жители Дальнего Востока впервые увидели на экранах своих телевизоров прямую трансляцию парада и демонстрации трудящихся на Красной площади в Москве. В ЦК КПСС и правительство полетели приветственные телеграммы, в которых одновременно требовалось продолжить и сделать регулярными такие передачи. Под влиянием этих событий были разработаны и стали впоследствии широко использоваться наземные станции «Орбита» разработки ОКБ МЭИ (А.Ф.Богомолов).
В том же 1965 г. 14 октября был успешно запущен еще один спутник (проработал до 18 февраля 1966 г.). В 1966 г. осуществлено три запуска спутника «Молния-1»: один, состоявшийся 27 марта, завершился неудачей вследствие отказа носителя, а два последующих, стартовавшие 25 апреля и 20 октября, были успешными. Первый из спутников проработал на орбите до 2 сентября 1966 г., второй - до 29 января 1968 г.
С 1967 г. изготовление и пуски спутников «Молния-1» осуществлялись другой организацией. Дело в том, что С.П.Королев, несмотря на возражения ряда ведущих разработчиков, все же настоял на передаче в конце 1965 г. всех работ по серийному производству КА «Молния-1» и на продолжении дальнейших работ по связным спутникам в ОКБ-10 (г. Красноярск). Это ОКБ создавалось в 1961 г. на базе филиала 2 ОКБ-1, которое возглавлял М.Ф.Решетнев, будучи заместителем С.П.Королева.
Поскольку тематика ОКБ-1 непрерывно расширялась, а к 20-летию существования предприятия начала формироваться ее направленность на создание таких сложных и трудоемких космических систем, как пилотируемые, С.П.Королев вынужден был передать работы по ряду направлений в другие организации. Система космической связи и, в част¬
ности, спутник «Молния-1» оказались одним из этих направлений. Ведущими конструкторами по спутнику «Молния-1» были Д.А.Слесарев и И.И.Морозов. Техническое руководство разработкой и изготовлением осуществляли заместители главного конструктора: до мая 1964 г. - П.В.Цыбин, а с мая этого же года - Б.Е.Черток, который руководил также и летно-конструкторскими испытаниями.
Велика роль в создании первого отечественного спутника связи «Молния-1» и смежных предприятий - разработчиков систем и агрегатов: НИИ-695 (Ю.С.Быков, М.Р.Капланов) - ретранслятор «Альфа», НИИ-885 (М.С.Рязанский) - командная радиолиния, радиотелеметрия, траекторные измерения, НИИ-627 (А.Г.Иосифьян, Н.Н.Шереметьевский) - силовой маховик-гироскоп в упруго-вязком подвесе, ВНИИИТ (Н.С.Лидоренко) - солнечные батареи, НИАИ (В.М.Федоров, В.В.Теньковцев) - аккумуляторная батарея, ОКБ-2 (А.М.Исаев) - корректирующая двигательная установка, ЦКБ-589 (Н.Г.Виноградов) - оптические приборы системы ориентации, ВНИИ-380 (И.А.Росселевич) - бортовые телекамеры.
М.Ф.Решетнев
Аналог спутника связи «Молния» в музее РКК «Энергия»
56


Глава 3
Ю.М.Лайутин, 'B.ll.UeioanaeS, 6.т4.Саксла£, б.и.Сотшасоё,
В.Е:Черток
ПАО «РКК «Энергия»
РАЗРАБОТКА И ЗАПУСКИ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА «ЭЛЕКТРОН»1
К подготовке эксперимента по исследованию радиационных поясов Земли в ОКБ-1 приступили в 1960 г. Было решено осуществить запуск одной ракетой-носителем типа Р-7 (8А92) двух специальных спутников, орбиты которых охватывали бы границы радиационного пояса Земли, что позволило бы углубить и расширить программу исследований без дублирования американских данных, полученных ранее. К тому же наклонение орбит в американском эксперименте (30 °) существенно отличалось от намечаемой программы ОКБ-1 (60 °).
Работы по проекту «Электрон» выполнялись на основании постановлений от 9 мая 1960 г. и от 13 мая 1961 г. Подготовку программы научных экспериментов и ее материальное обеспечение взял на себя Межведомственный научно-технический совет, возглавляемый М.В.Келдышем.
Острой необходимости в получении новых данных по радиационным поясам Земли для первых пилотируемых полетов не было. Эти исследования были необходимы в основном для перспективных программ косми¬
ческих полетов по межпланетным траекториям, поэтому к ним готовились обстоятельно. Ко 2 июля 1960 г. в ОКБ-1 подготовили исходные данные для разработки спутников, получивших название «Электрон-1» (Э-1) и «Электрон-2» (Э-2), и доработки трехступенчатой ракеты-носителя. Спутник Э-1 массой 350 кг предполагалось вывести на орбиту с перигеем 425 км и апогеем около 6000 км, спутник Э-2 массой 460 кг - на орбиту с перигеем 450 км и апогеем 60000 км.
Спутник Э-1 размещался в трубе, расположенной перпендикулярно продольной оси ракеты, и выстреливался с помощью порохового двигателя тягой 3350 кгс и временем работы 12-15 мс на активном участке третьей ступени, отделение спутника Э-2 предусматривалось по стандартной схеме после достижения заданной скорости. Корпус спутника Э-1 состоял из двух полу- оболочек радиусом 325 мм, соединенных между собой цилиндрической вставкой 650 мм. Постоянно работающей системы ориентации не было из-за массовых ограничений.
Корпус спутника Э-2 состоял из двух полуоболочек с увеличенным, по сравнению с Э-1, радиусом 400 мм, соединенных также цилиндрической вставкой высотой 850 мм. Каждая свободная поверхность спутника была оклеена элементами солнечных батарей. Положение спутников Э-1 и Э-2 в пространстве фиксировалось с помощью солнечных датчиков. Для управления их бортовыми системами служила командная радиолиния, обеспечивающая передачу 20 команд, и программно-временные устройства. Запоминающее устройство
Спутник Э-1 для исследования Спутник Э-2 для исследования
внутреннего радиационного пояса внешнего радиационного пояса
1 Полный текст статьи см. в книге «История развития автоматических космических аппаратов» / Сер. «Развитие
отечественной ракетно-космической науки и техники». Т. 3. - М.: Столичная Энциклопедия, 2015. - Стр. 56-57.
57


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
при полете не над территорией СССР записывало полученную информацию в двух режимах: в первом - при использовании полного объема памяти в течение 20 ч, во втором - с записью циклами по 10 с через каждые 2 мин или со скважностью 7 мин, что увеличивало время запоминания. Последний режим использовался для записи данных на витках, не проходящих над территорией СССР. Орбита спутника Э-1 замерялась когерентным радиопередатчиком, спутника Э-2 - специальной системой радиоконтроля.
Спутники «Электрон» прошли экспериментальную отработку на специальных установках. Испытания предусматривали отработку тепловых режимов объектов (верхнего и нижнего), прочностные испытания для проверки работоспособности конструкции при нагрузках в момент сброса нижнего спутника (в момент работы порохового двигателя), проверку работы систем отделения верхнего и нижнего спутников от рамы. Первый запуск спутников состоялся 30 января 1964 г. в 12 ч 45 мин 09 с. В полете вся аппаратура работала нормально, но в процессе полета было выявлено отрицательное влияние радиационных поясе в на солнечные батареи, которое оказалось значительно больше расчетного. Так, на спутнике Э-1 они питали аппаратуру в течение двух месяцев до 27 марта 1964 г. (485 витков), а на спутнике Э-2 - в течение пяти месяцев до 30 июля 1964 г. (164 витка).
Ко второму запуску были приняты меры, направленные на повышение характеристик солнечных батарей и снижение потребления тока в дежурном режиме. Второй запуск спутников «Электрон» (Э-3 - аналог Э-1 и Э-4 - аналог Э-2) состоялся 11 июля 1964 г. в 00ч 51 мин 02 с. При втором запуске солнечные батареи обеспечивали питанием аппаратуру спутника Э-3 в течение шести месяцев (вместо двух расчетных) до 13 января 1965 г. (1594 витка), а спутника Э-4 - восьми с половиной месяцев до 23 мая 1965 г. (281 виток).
На основании полученных данных, с учетом имевшейся информации, НИИ ядерной физики МГУ составил «Модель космического пространства», позволяющую надежно оценивать радиационную опасность при полетах пилотируемых и автоматических аппаратов и разрабатывать меры радиационной защиты. Научным руководителем по теме «Электрон» был член- корреспондент (академик с 1968 г.) Академии наук СССР С.Н.Вернов, который возглавлял работы по анализу полученных результатов.
Техническим руководителем подготовки спутников «Электрон» к полету был П.В.Цыбин, а участниками Б.А.Непорожнев, Ю.Н.Даниленко и Г.П.Кузнецов (ведущий конструктор).
'5М.Са£гм>е&, ’ВЛ.Нсля'шиса
АО «ВПК «НПО машиностроения»
СИСТЕМА МОРСКОЙ КОСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ И ЦЕЛЕУКАЗАНИЯ «УС»
ПРЕДПОСЫЛКИ РАЗРАБОТКИ
Постановлениями правительства от 17 августа 1956 г. было определено начало проектирования двух типов противокорабельных ракетных комплексов с за- горизонтной дальностью стрельбы: с ракетами П-6 для вооружения подводных лодок (атомных проекта 675 и дизельных проекта 651) и ракетами П-35 для вооружения надводных кораблей. Крылатые ракеты П-6 и П-35, созданные в ОКБ-52 генерального конструктора
В.Н.Челомея (ныне АО «ВПК «НПО машиностроения»), обладали сверхзвуковой скоростью полета и дальностью до 350 км. Основным классом носителей ракет П-6 стали подводные атомные лодки проекта 675. За 1963-1968 гг. на Северный и Тихоокеанский флоты поступило 29 подводных лодок проекта 675, каждая с боекомплектом 8 крылатых ракет П-6. В этот период особо остро встал вопрос об обеспечении противокорабельных ракетных комплексов надежным всепогодным целеуказанием.
Специалистам ВМФ и разработчикам противокорабельных комплексов П-6 и П-35 было очевидно, что в борьбе с корабельными группировками противника боевая устойчивость средств целеуказания на базе самолетов и вертолетов с дозвуковой скоростью полета окажется недостаточной. С учетом этого в ОКБ-52 родилась идея об использовании космических средств для решения задачи целеуказания противокорабельному ракетному оружию. Идея была поддержана Главкомом ВМФ С.Г.Горшковым и одобрена Правительством СССР.
РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ МКРЦ
23 июня 1960 г. вышло постановление правительства о разработке системы «УС» для морской космической разведки и целеуказания. Головным разработчиком системы было определено ОКБ-52 Госкомитета по авиатехнике (генеральный конструктор -
В.Н.Челомей).
В начале 1961 г. кооперацией предприятий промышленности под руководством ОКБ-52 был выполнен аванпроект системы МКРЦ. Предлагаемая к разработке
58


Глава 3
ш
В.Н.Челомей
ОКБ-52
система МКРЦ не имела аналогов как в нашей стране, так и за рубежом. Для реализации проекта необходимо было решить целый ряд сложных научно-технических проблем. В создании МКРЦ участвовала большая кооперация разработчиков.
В ходе проектных работ было принято решение разработать аппаратуру радиолокационной и радиотехнической разведки, способную наиболее эффективно решать задачу обнаружения надводных морских целей независимо от погодных условий, времени года и суток с двумя типами космических аппаратов: радиолокационной разведки «УС-А» и радиотехнической разведки «УС-П».
В качестве бортового источника электроэнергии для КА «УС-А», учитывая низкие орбиты полета и большое энергопотребление радиолокатора, было решено создать ядерно-энергетическую установку. Для запуска КА предлагалось использовать ракету УР-200, которая разрабатывалась ОКБ-52 в качестве универсальной - межконтинентальной баллистической ракеты и ракеты-носителя КА.
По результатам аванпроекта постановлением правительства от 16 марта 1961 г. было задано создание системы МКРЦ. Головной организацией по системе в целом и ракетно-космическому комплек¬
су было определено ОКБ-52 ГКАТ, головной организацией по радиоэлектронным комплексам и системе управления было определено КБ-1 Госкомитета по радиоэлектронике генерального конструктора
А.А.Расплетина.
В августе 1962 г. под руководством ОКБ-52 было выполнено эскизное проектирование системы МКРЦ и основных ее элементов. Эскизный проект определил состав и основные параметры системы, в которую вошла орбитальная группировка космических аппаратов радиолокационной разведки «УС-А» и радиотехнической разведки «УС-П».
Придавая большое значение экспериментальной отработке, Генеральный конструктор В.Н.Челомей поставил перед коллективом ОКБ-52 и предприятий кооперации задачу осуществить в период 1963-1964 гг. необходимый объем работ по изготовлению и наземной отработке аппаратуры, систем и комплексов, входящих в систему МКРЦ в целом, предполагая начать в 1965 г. летно-конструкторские испытания комплексов, входящих в систему, и, в первую очередь, КА «УС-А». Реализация этих мероприятий позволила приступить к автономным летным испытаниям КА «УС-А» в намеченный срок. К работам по подготовке и проведению испытаний были привлечены сотни специалистов многих КБ,
59


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
НИИ, проектно-монтажных организаций, Института вооружения ВМФ и испытательных частей Минобороны.
Первые космические аппараты «УС-А» выводились на орбиту («Космос-102» - 28 декабря 1965 г., «Космос-125» - 20 июля 1966 г.) доработанной трехступенчатой ракетой-носителем 11А510, на базе ракеты Р-7. Об этом была достигнута договоренность Владимира Николаевича Челомея с Сергеем Павловичем Королевым.
На первом этапе (1965-1966 гг.) проводилась летная отработка системы ориентации и стабилизации и двигательной установки на КА с химическим источником тока, без ЯЭУ и радиолокатора. Для оценки точности построителей орбитальной системы координат на борту КА была установлена специально для этих целей разработанная автоматическая система астроориентации «Нептун». В результате были получены уникальные экспериментальные данные.
В 1965 г. работы по ракете УР-200 были прекращены. В качестве ракеты-носителя для вывода КА системы МКРЦ была рекомендована специально доработанная для вывода космических аппаратов межконтинентальная баллистическая ракета Р-36 разработки Днепропетровского ОКБ «Южное» (главный конструктор - М.К.Янгель). Одновременно была изменена роль головных исполнителей: головной организацией по системе было назначено КБ-1 ГКРЭ, за ОКБ-52/ЦКБМ были сохранены функции головного разработчика космических аппаратов, ОКБ «Южное» стало головным по ракетному комплексу.
На втором этапе (1967-1969 гг.) проводилась летная отработка системы радиоуправления и изготовленных для этих испытаний имитаторов бортовой атомной электростанции и химического источника тока. Запуск первого КА этого этапа испытаний на ракете 11К67 (доработанная Р-36) был осуществлен 27 декабря 1967 г. («Космос-198»). Бортовой комплекс системы управления был представлен в полном составе. Основной задачей испытаний была отработка системы перевода радиационно-опасной части КА на высокую орбиту «высвечивания».
За время полета все штатные устройства и аппаратура функционировали нормально. До окончания гарантийного срока функционирования бортовой аккумуляторной батареи на борту КА автоматически была выработана команда на «увод» макета ЯЭУ «Бук» на высокую орбиту «высвечивания». Все команды, осуществлявшие «увод», исполнялись нормально, и макет ЯЭУ «Бук» был переведен на заданную орбиту «высвечивания».
Второй и третий пуски КА были осуществлены 22 марта 1967 г. и 25 января 1969 г. с задачами, аналогичными задачам первого пуска. Успешно проведенные летные испытания этой системы позволили
приступить к летным испытаниям активных КА в полной комплектации бортовых средств, в т.ч. с бортовой атомной электростанцией. Первый запуск КА «УС-А» с ЯЭУ (БЭС-5) был произведен 3 октября 1970 г. («Космос-367»). В результате испытаний система МКРЦ с КА активной радиолокационной разведки была принята на вооружение в 1975 г., а в полном составе, в т.ч. с КА радиотехнической разведки, - в 1978 г.
КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ «УС-А»
КА «УС-А» представляет собой сложную оригинальную конструкцию, рассчитанную на авиационную технологию изготовления. На КА размещался космический радиолокационный комплекс, а в качестве источника электропитания была применена ядерная энергетическая установка БЭС-5 «Бук».
Ко всей аппаратуре КА предъявлялись жесткие требования по радиационной стойкости. Радиационная безопасность при подготовке к старту и в процессе выведения КА на орбиту обеспечивалась путем задействования реактора ЯЭУ только после выведения КА на заданную орбиту. Для обеспечения радиационной безопасности после выполнения КА целевой задачи было принято решение осуществлять захоронение его радиоактивной части на высокой орбите (со сроком существования 300-400 лет), обеспечивающей за время длительного существования на этой орбите «высвечивание» активной зоны реактора. Для этого была разработана специальная система увода КА на высокую орбиту.
Основные характеристики КА «УС-А»
Масса-4150 кг
Средняя высота орбиты - 265 км Наклонение орбиты - 65 °
Бортовой источник электропитания - ядерная энергоустановка
Электрическая мощность ЯЭУ - около 3,5 кВт Двигательная установка - ЖРД многоразового включения
Средство выведения на орбиту - PH «Циклон-2»
В ОКБ-52/ЦКБМ была разработана конструкторская документация для изготовления КА «УС-А», проведена вся необходимая отработка КА. Было изготовлено пять КА для автономных и пять - для совместных летных испытаний системы МКРЦ. Все КА были запущены.
В 1969 г. в кооперации создателей системы МКРЦ произошли изменения. В связи с тем, что ЦКБМ генерального конструктора В.Н.Челомея, располагая
60


Космический аппарат «УС-А» в цехе НПО машиностроения
современной экспериментальной базой, не имел необходимых производственных мощностей для серийного производства КА, по решению руководства Министерства общего машиностроения дальнейшие работы по КА «УС-А» в мае 1969 г. были поручены Ленинградскому КБ и заводу «Арсенал» им. М.В.Фрунзе (директор завода и начальник КБ - Е.К.Иванов). При этом за ЦКБМ была сохранена роль головного разработчика космических аппаратов системы МКРЦ.
КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ «УС-П»
Разработка КА «УС-П» в ЦКБМ была осуществлена на основе принципа максимальной унификации с КА «УС-А» и его бортовыми системами. Основное отличие составляли бортовой комплекс разведки и бортовые источники электропитания. Работы по бортовому комплексу радиотехнической разведки были проведены в Калужском научно-исследовательском институте.
Приборный отсек КА «УС-П» отличался большим числом приборных блоков разных бортовых систем и подсистем. Общее число блоков доходило до 220, в т.ч. 50 блоков системы управления, 73 телеметрических блока, 25 блоков системы электропитания, 12 блоков командно-измерительной системы «Куб - Контур» и т.д. На разработку компоновочной схемы отсека с высокой плотностью установки блоков понадобилось более полутора месяцев упорной работы.
Высота полета КА «УС-П» (-440 км) и существенно меньшее, по сравнению с КА «УС-А», электропо¬
требление позволили в качестве бортового источника электропитания использовать солнечную энергоустановку. Солнечная энергоустановка была разработана непосредственно в ЦКБМ с участием ВНИИИТ (ныне НПП «Квант») в части полупроводниковых элементов и Ленинградского научно-исследовательского аккумуляторного института в части бортовых аккумуляторов. Солнечные батареи КА «УС-П» отличались рядом существенных нововведений: монтаж полупроводниковых солнечных элементов производился на стеклосетке, что улучшало условия теплоотдачи и вибрационную стойкость, была применена легкая и надежная система раскрытия и управления батареями.
Космический аппарат «УС-П» в полете
61


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
Основные характеристики КА «УС-П»
Масса - 2500 кг Средняя высота - 440 км Наклонение орбиты - 65 °
Бортовой источник электропитания - солнечные батареи
Двигательная установка - ЖРД многоразового включения
Средство выведения - PH «Циклон-2»
Большой объем выполненной наземной отработки на специально созданных стендах, а также накопленный опыт испытаний КА «УС-А» позволили отказаться от проведения ЯКИ КА «УС-П».
РАЗВИТИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИСТЕМЫ МКРЦ
Летные испытания системы морской космической разведки и целеуказания на заключительном, третьем, этапе проводились в 1970-1978 гг. в полном составе наземных технических средств, сначала с космическими аппаратами «УС-А», а затем и с КА «УС-П». В результате испытаний система МКРЦ с КА активной радиолокационной разведки «УС-А» была принята на вооружение в 1975 г., а в полном составе, в т.ч. с КА радиотехнической разведки «УС-П», - постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 14 ноября 1978 г.
В процессе эксплуатации системы МКРЦ, при очередном запуске 18 сентября 1977 г. КА активной радиолокационной разведки «Космос-954», выявился весьма существенный недостаток системы управления КА, что привело в январе 1978 г. к вхождению конструкции ядерного реактора в плотные слои атмосферы и, в конечном счете, к выпадению на поверхность Земли в районе Б. Невольнического озера (Канада) некоторого количества радиоактивных осадков.
По результатам проведенного анализа были разработаны и внедрены мероприятия, полностью исключающие возможность несрабатывания системы управления в аналогичных и других ситуациях. Одновременно в конструкцию бортовой атомной электростанции были внесены изменения, обеспечивающие полное сгорание активной зоны ядерного реактора при любом его вхождении в плотные слои атмосферы. Запуски КА «УС-А» возобновились в 1980 г. Эффективность этих мероприятий была подтверждена в 1983 г., когда активная зона реактора КА «Космос-1402» сгорела в верхних слоях атмосферы. При этом проведенный тщательный контроль со стороны как СССР, так и США каких-либо радиоактивных загрязнений поверхности Земли не обнаружил.
Схема функционирования системы МКРЦ
В период с 24 декабря 1974 г. по 23 ноября 1976 г. было проведено четыре пуска КА «УС-П» с помощью PH «Циклон-2». Были выявлены замечания к работе бортовой аппаратуры. После выполнения доработок 24 августа 1977 г. был осуществлен контрольный пуск, который был успешным. При этом было проверено функционирование системы «УС» при одновременной работе КА «УС-А» и «УС-П».
Как в процессе летных испытаний, так и на начальном этапе эксплуатации проводились исследования по возможности улучшения тактико-технических характеристик системы МКРЦ, по результатам которых было принято решение о модернизации космических аппаратов и доработке наземных средств системы. Серийное производство КА «УС-А» и КА «УС-П» было начато в 1977 г. на Ленинградском заводе «Арсенал» им. М.В.Фрунзе. За все годы было запущено 32 КА с установками БЭС-5. Из них до сегодняшнего дня продолжают свой полет на высоте 700-800 км от Земли 28 космических аппаратов.
СССР был первой в мире страной, которая вывела на орбиту радиолокационную станцию обзора водной поверхности и обнаружения надводных кораблей с осуществлением автоматической обработки информации и передачи ее на подводные лодки, надводные корабли и наземные пункты. КА «УС-А», оснащенные бортовым радиолокационным комплексом, успешно функционировали в составе системы МКРЦ в 1975-1988 гг. С1981 г. группировка КА «УС-П» практически непрерывно поддерживалась в составе двух, а с 1985 г. трех спутников.
14 марта 1988 г. состоялся последний запуск КА «УС-А», полет которого прошел нормально. Однако было принято решение отказаться от эксплуатации КА с ЯЭУ. Основной причиной было давление США и
62


Глава 3
международных организаций, требовавших от СССР «прекратить загрязнение космоса». С января 1991 г. до 1993 г. запуски не проводились. С 1993 по 2006 г. было запущено тринадцать усовершенствованных КА «УС-П». Последний запуск КА «УС-ПУ», по сообщениям в открытой печати, состоялся 25 июня 2006 г. Полет его продолжался до 19 марта 2008 г. Всего до этой даты было запущено 42 КА «УС-П».
Ведущую роль в создании КА «УС-А» и «УС-П» сыграли специалисты НПО машиностроения ГА.Ефремов, В.П.Гогин, В.Г.Ивашин, М.Б.Гуревич, В.М.Августинович, И.А.Скипетров Н.П.Белогруд, ВАМодестов, В.Е.Самойлов, ГАБалтянский, А.Г.Жамалетдинов, заместители руководителя предприятия А.И.Эйдис, В.В.Сачков, С.Б.Пузрин. В КБ-1 (впоследствии ЦНИИ «Комета») в разработке системы активное участие принимали главный конструктор
А.И.Савин, его заместители М.К.Серов, Ю.Е.Петрущенко, Г.Ф.Зотов, И.Г.Рапопорт, другие специалисты.
Двигательные установки КА разрабатывались в ОКБ-ЗОО, затем в Тураевском ОКБ «Союз»; главный конструктор - В.Г.Степанов, его заместители И.Б.Кизельштейн и В.С.Титов. В создание бортовой атомной энергоустановки определяющий вклад внесли главный конструктор ОКБ-670 (НПО «Красная звезда») М.М.Бондарюк, а также В.И.Сербин, Н.И.Михневич, главный конструктор ОКБ-12 А.С.Абрамов. Научное руководство разработкой осуществлял Физико-энергетический институт, ведущий научный сотрудник - В.Я.Пупко.
Создание бортовых комплексов разведки осуществляли НИИ-17 (Московский НИИ приборостроения) под руководством И.А.Бруханского и Я.Б.Шапировского и Калужский филиал ЦНИИ-108 (Калужский НИРТИ) под руководством С.И.Бабурина и В.Л.Гречко. Корабельные
комплексы разведки и целеуказания разрабатывались Киевским НПО «Квант», главные конструкторы И.В.Кудрявцев и Т.Е.Стефанович.
Наземный комплекс приема и обработки информации разрабатывался НИИ-648 (НИИ точного приборостроения) во главе с Г.Б.Петропавловским, В.Г.Щетининым совместно с МНИИ-1 (ЦНИИ «Агат»), главный конструктор - В.М.Минаев. Радиолиния приема и передачи информации разработана МНИИРС, главный конструктор М.С.Немировский. Сопровождали разработку военные инженеры 28 НИИ ВМФ К.К.Франтц, Б.Н.Сергеев, В.С.Долин, Б.Д.Тронь, давшие много ценных советов и предложений.
Высокая эффективность создания системы МКРЦ особенно ярко проявилась летом 1982 г. во время англо-аргентинского конфликта из-за Фолклендских (Мальвинских) островов. Система позволила полностью отслеживать обстановку на море. По полученной от системы информации Главным штабом ВМФ был определен момент начала высадки английского десанта.
Созданная усилиями видных деятелей науки и техники СССР система морской космической разведки и целеуказания, состоящая из сложнейших разнородных технических комплексов, объединенных устройствами сопряжения и единым алгоритмом функционирования, успешно решала задачи как разведки надводной обстановки в акватории Мирового океана, так и целеуказания противокорабельному оружию ВМФ. При этом необходимо подчеркнуть, что на начальном этапе создания системы МКРЦ, когда практически еще не было опыта создания космических систем военного назначения, роль основной движущей силы по реализации идеи создания системы МКРЦ принадлежала В.Н.Челомею, возглавлявшему ОКБ-52.
Космический аппарат «УС-ПУ»
63


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
г4М.Мамосс£, К^.Поил%енка
АО «ВПК «НПО машиностроения»
КОСМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА РАННЕГО ОБНАРУЖЕНИЯ ПУСКОВ БАЛЛИСТИЧЕСКИХ РАКЕТ «УС-К»
ПРЕДПОСЫЛКИ РАЗРАБОТКИ
Для своевременного перехвата баллистических ракет (головных частей) до выполнения ими поставленной задачи поражения заданных объектов необходимо было обнаружить их на дальности, обеспечивающей своевременную постановку задачи огневым средствам противоракетной обороны. Наибольший резерв времени (до 20-24 минут) давала бы возможность надежного обнаружения пуска с момента подъема ракеты со старта или ПУ, но размещение наземных или базирование корабельных и авиационных средств разведки вблизи границ США не представлялось возможным.
В начале 1960-х гг. темпы создания и постановки на дежурство ракетно-ядерного оружия стали стремительными. Опасность неспровоцированного внезапного применения его возрастала, появлялись мобильные носители (морские и сухопутные), а также БР оперативно-тактического класса с ядерными БЧ, что резко сокращало время на подготовку и реализацию ответного удара.
Для оперативного оповещения о ракетно-ядерном нападении необходимо было организовать надежную разведку и передачу информации о пусках ракет противником. В 1960 г., опираясь на ведущиеся в ОКБ-52 разработки спутников военного назначения (ИС - истребитель спутников, УС - управляемый спутник морской разведки) Генеральный конструктор ОКБ-52 (ныне АО «ВПК «НПО машиностроения») В.Н.Челомей предложил создать спутниковую систему раннего обнаружения пусков баллистических ракет. НИИ-4 МО СССР в соответствии с директивой ГШ ВС СССР от 11 июля 1960 г. и ТЗ от 15 мая 1961 г. были определены требования к спутниковой системе раннего обнаружения пусков баллистических ракет и сформулированы задачи, которые должна решать эта система в интересах ПРО.
РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ «УС-К»
В декабре 1961 г. вышло постановление правительства о создании Космической системы раннего предупреждения о массовом пуске МБР. Головным исполнителем этого проекта было назначено ОКБ-52
(впоследствии ЦКБМ), а исполнителем работ по комплексу управления - КБ-1 ГКРЭ генерального конструктора А.А.Расплетина. Помимо головного предприятия ОКБ-52 и КБ-1, в кооперацию соисполнителей работ входили НИИ-648 А.С.Мнацаканяна, ГОИ им. С.И.Вавилова, ЦКБ «Геофизика», ВНИИ телевидения по аппаратуре разведки и др.
Основными требованиями к системе раннего обнаружения БР были определены:
- выдача сигнала предупреждения системам ПРО об угрозе ракетного нападения на территорию страны;
- определение траектории ракет и районов падения головных частей и места расположения стартовых позиций;
- целеуказание радиолокационным станциям обнаружения ПРО по баллистическим ракетам противника;
- выдача сигнала предупреждения должна производиться вскоре после конца активного участка и не позднее 10 мин до прихода БР к цели;
- максимальные ошибки целеуказания системе ПРО не должны превосходить следующих значений:
• по дальности - ±50 км;
• по боковому уклонению - ±65 км;
• по высоте траектории цели - ±175 км;
• по определению района падения ракет-
±150 км;
• надежность системы - не хуже 0,95-0,99.
При выполнении работы коллективы разработчиков
столкнулись с рядом трудностей, связанных с новизной темы. Как уже было сказано выше, время получения информации о запуске баллистических ракет является одним из основных факторов, определяющих возможность эффективной защиты страны. Это определяется дальностью, на которой отечественными средствами с территории страны обнаруживаются ракеты на траектории. Существующие в то время радиолокационные станции не справлялись с этой задачей, а при применении противником управляемых ракет с настильной траекторией, специальных поглощающих покрытий ракет и боеголовок, а также в условиях радиопротиводействия дальность обнаружения резко сокращалась. Было признано, что одной из наиболее перспективных систем, решающих задачу обнаружения пусков БР, является спутниковая система, состоящая из космических аппаратов, оснащенных ИК-теплопеленгатором, работающим по инфракрасному излучению факелов ракетных двигателей на активном участке.
Несмотря на, казалось бы, мощное тепловое излучение факела твердотопливных и жидкостных ракетных двигателей, селекция полезного сигнала на фоне хаотического ИК-излучения подстилающей поверхности (земля, вода, снег, асфальт и др.), облаков, излучения от нагрева корпуса ракеты, промышленных
64


Глава 3
источников тепла, засветки приемника солнечными бликами и т.п. была достаточно сложной и требовала дополнительных исследований. Экспериментальных данных по энергетическим и спектральным характеристикам факелов ракет еще не было.
В связи с этим по результатам предварительных экспериментов с различными типами приемников ИК-из- лучения была обоснована дальность уверенного распознавания цели - 5000-6000 км. Это обстоятельство накладывало серьезные требования на баллистическое построение космической системы, выбор оптимальных по наклонению и высоте орбит спутников, а в конечном счете определяло количество спутников в космической системе, которая по техническому заданию должна обеспечивать беспропускной обзор практически всей поверхности Земли в любой момент времени. Верхняя граница высоты орбиты спутников однозначно зависела от дальности устойчивой работы ИК-пеленгатора и при всех вариантах рассмотренных орбит составляла -2000 км.
В дальнейшем в ходе развития системы при совершенствовании ИК-приемников, обеспечивающих большую дальность обнаружения целей, появились возможности перейти к поиску целей на фоне космоса, а также к высокоэллиптическим и геостационарной орбитам, что значительно сократило количество спутников в системе.
По ходу работ в 1962 г. был завершен аванпро- ект, а в 1965 г. эскизный проект космической системы раннего обнаружения и предупреждения о пусках баллистических ракет был принят Заказчиком. Кроме спутников-разведчиков, в состав системы входили наземный пункт управления с координационно-вычислительным центром, спутники-ретрансляторы, ракета-носитель УР-200 и боевой стартовый комплекс.
Основные характеристики системы «УС-К»
Угол наклонения орбиты - 0 °
Высота орбиты - 2000 км Количество спутников-разведчиков -10 Ширина полосы обзора - 3000 км Время работы аппаратуры - 3 мес.
Высота орбиты спутников-ретрансляторов - 6000 км Количество ретрансляторов - 3 Ракета-носитель - УР-200 Весовая сводка:
- начальный вес спутника - 6000-5900 кг
- вес сборки, устанавливаемой на PH -6300-6400 кг Габариты КА:
- диаметр - 2200 мм
- длина - 8300 мм
Система раннего обнаружения запусков МБР
Спутник -
РЕТРАНСЛЯТОР
УГОЛ НАКЛОНА ОРВИТЫ
Высота орьиты спутников-разведчиков
КОЛИЧЕСТВО ШУТНИКОВ РАЗВЕДЧИКОВ ШИРИНА ПОЛОСЫ 0630РА
Время работы аппаратуры Высота орвиты спутников-ретрансляторов бооо км
КОЛИЧЕСТВО СЯУТНИКОВ'РЕ ТРАНСЛЯТОРОВ 3
Схема функционирования системы «УС-К»
65


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
6000 км
Схема построения спутников «УС-К»
В 1965-1968 гг. в ЦКБМ была разработана техническая документация, начато изготовление космических аппаратов для наземной отработки и для начального этапа летных испытаний.
К этому времени, будучи до предела загруженными работами по ракетно-космическому комплексу «Алмаз» с орбитальной пилотируемой станцией, ЦКБМ передает всю документацию и задел по космическому аппарату «УС-К» в НПО им. САЛавочкина главному конструктору Г.Н.Бабакину.
Космический эшелон системы раннего обнаружения и предупреждения о массовом запуске баллистических ракет, впоследствии получившая наименование Система предупреждения о ракетном нападении (СПРН) в своем развитии прошел несколько этапов вслед за развитием и усовершенствованием приемной аппаратуры ИК-диапазона. Однако основная идеология системы, предложенной В.Н.Челомеем еще на заре развития космической техники, остается неизменной. В настоящее время СПРН, как информационная система в структуре ПРО, является важнейшей оборонной сдерживающей системой.
9600
Компоновка «УС-К»
66


Глава 3
В:И.Саёем>е£, 'В.АМоияшисп АО «ВПК «НПО машиностроения»
НАУЧНЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ «ПРОТОН»
Создание тяжелой двухступенчатой ракеты-носителя УР-500 сделало возможным проведение уникальной программы исследований природы космических лучей высоких и сверхвысоких энергий, для чего требовалось выводить на околоземные орбиты тяжелые счетчики. Значительные научные результаты, полученные при пусках первых станций «Протон», были успешно совмещены с отработкой самой ракеты-носителя.
НАУЧНЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ «ПРОТОН-1, -2, -3»
Запуск станций «Протон-1, -2, -3» двухступенчатыми ракетами-носителями УР-500 состоялся в 1965— 1966 гг.:
- запуск станции «Протон-1» -16 июля 1965 г.;
- запуск станции «Протон-2» - 2 ноября 1965 г.;
- запуск станции «Протон-3» - 6 июня 1966 г. Параметры орбиты составили:
- угол наклонения орбиты к плоскости экватора i = 63,5 °;
Станция «Протон-1» со второй ступенью ракеты-носителя УР-500
<
Вид станции «Протон-1» на орбите
67


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
- максимальная высота Н = 630 км;
а
- минимальная высота Н =190 км;
71
- период обращения вокруг Земли - 92,4 мин.
Время активного существования станций - 43,96 и
72 сутки соответственно.
Масса станции составляла 12 т при массе научной аппаратуры -3,5 т.
Полезная нагрузка станций-научная аппаратура для изучения космических частиц высоких и сверхвысоких энергий, а также основных видов космической радиации в широком энергетическом спектре. Изготовление металлических экранов для сенсорной аппаратуры НИИЯФ МГУ, сборка и заводские испытания всего комплекта научной аппаратуры производились в ОКБ-52.
В программу полета входило:
- изучение энергетического спектра космических лучей до энергий 1014 эВ и химического состава космических лучей до энергий 1012 эВ;
- измерение вероятности и изучение динамики столкновения частиц космических лучей с атомными ядрами мишеней;
- определение интенсивности и энергетического спектра электронов и гамма-лучей галактического происхождения.
Система ориентации использовалась для определения угловой ориентации спутника в геоцентрической системе координат. В качестве двух независимых направлений выбраны вектор напряженности магнитного поля Земли и вектор направления на Солнце. Соответственно в состав системы ориентации входили магнитометр и оптический прибор определения направления на Солнце. Данные измерений передавались по телеметрии.
Система активного демпфирования использовалась для гашения больших угловых скоростей вращения спутника. Система обеспечивала значения установившихся угловых скоростей не более 1 град./с. Датчик - блок демпфирующих гироскопов. Исполнительные органы - воздушные сопла. Количество сопел по курсу и тангажу - по 2 в канале, их тяга - по 5 кг; по крену - 4 сопла тягой по 4 кг.
Телеметрическая аппаратура БРИ7 обеспечивала регистрацию параметров научной аппаратуры по 116 каналам с опросностью 1 раз в 8 с.
Система энергопитания включала четыре раскрывающихся крыла солнечной батареи площадью по 4 м2 с двухсторонним покрытием кремниевыми фотоэле- ментамиобщей площадью 32 м2, а также серебряноцинковые аккумуляторы.
Система охлаждения приборного контейнера построена на прокачке азота вентиляторами через радиационный теплообменник. Обогревательный блок поддерживал температуру в приборном контейнере не ниже 35 °С.
Запуск тяжелых космических станций «Протон» впервые обеспечил измерения высокоэнергетических частиц космических лучей и ознаменовал начало нового этапа в изучении и освоении космического пространства, значительно опередив в то время США по размеру тяжелых космических аппаратов.
Станция «Протон-1» экспонировалась на выставке АН СССР в Будапеште, Бухаресте, Турции и на ВДНХ в Москве.
НАУЧНАЯ КОСМИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ «ПРОТОН-4»
Запуск тяжелого искусственного спутника Земли «Протон-4» проводился в соответствии с постановлением правительства от 3 августа 1964 г. Целью этого запуска являлось продолжение исследований космического пространства в соответствии с программой, объявленной ТАСС 16 марта 1962 г.
Подготовка спутника «Протон-4» к пуску проводилась на технической (объект 334, площадка 92) и стартовой (объект 333, площадка 81) позициях полигона НИИП-5 Минобороны представителями ЦКБМ и НИИЯФ МГУ при участии других смежных организаций.
Внешнетраекторные и радиотелеметрические измерения и выдача команд по командной радиолинии на борт объекта в полете производились средствами командно-измерительного комплекса Министерства обороны.
Запуск тяжелой космической станции «Протон-4» трехступенчатой ракетой-носителем УР-500К «Протон-К» был произведен 1 ноября 1968 г.
Вид станции «Протон-4» на орбите
68


Глава 3
Космическая станция была выведена на орбиту, близкую к расчетной, с начальными параметрами:
- угол наклонения орбиты i = 51,56 °;
- максимальная высота Н = 493,3 км;
а
- минимальная высота Н = 256,8 км;
я
- период обращения вокруг Земли - 92 мин.
Масса станции «Протон-4» составляла 16 т, масса
научной аппаратуры -12,5 т.
Станция «Протон-4» находилась в полете 250 суток и прекратила свое существование на 3975-м витке 24 июля 1969 г. с точкой падения 80,0° в.д. и 4,36° ю.ш. (Индийский океан).
Назначение и принципы работы бортовых систем станции «Протон-4» аналогичны системам станций «Протон-1, -2, -3».
Программа научных исследований с помощью станции «Протон-4» позволяла решить следующие задачи;
- измерение эффективных сечений неупругого взаимодействия протонов с протонами, протонов с ядрами углерода, железа и свинца с точностями 1-5 % в диапазоне энергий 1011-1013 эВ;
- изучение зависимости множественности рождаемых частиц от энергии первичных протонов и ядер гелия при их взаимодействии с протонами и ядрами углерода в диапазоне энергий 1011-1013 эВ;
- изучение зависимости неупругости взаимодействия протонов и тяжелых ядер от энергии первичных частиц и атомного веса ядра мишени (водород, углерод, железо) в диапазоне энергий 1011—101 ЗэВ;
- изучение флюктуации некоторых характеристик взаимодействия частиц высоких и сверхвысоких энергий (1011-1013 эВ) с разными атомными ядрами;
- изучение энергетического спектра и химического состава первичных частиц космических лучей в области энергий до 1015 эВ;
Компоновка станции «Протон-4»
- определение интенсивности энергетического спектра и зарядового распределения электронной компоненты первичного космического излучения;
- определение интенсивности и энергетического спектра первичного гамма-излучения в области энергий 108-1010 эВ;
- исследование химического состава, частиц космических лучей, генерируемых на Солнце в периоды солнечных вспышек.
В ходе полета был получен большой объем информации, позволившей установить характер энергетического спектра космических частиц в диапазоне 1014— 1015 эВ и расширить таким образом в 10 раз диапазон энергетических измерений, проведенный ранее станциями «Протон-1, -2, -3».
Станция «Протон-4» экспонировалась на авиасалоне в Ле-Бурже (1969 г.), на всемирной выставке «Экспо-70» (г. Осака, Япония) и на ВДНХ в Москве, вызывая всеобщий интерес.
69


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
т4.М. Ъ&лка&, 'ВЛ.Миашгс АО «Корпорация «Комета»
РАЗРАБОТКА КОНЦЕПЦИИ И ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМЫ МОРСКОЙ КОСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ И ЦЕЛЕУКАЗАНИЯ «УС».
ИСПЫТАНИЯ СИСТЕМЫ МКРЦ «УС»
С КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИ «УС-А» И «УС-П»
I. 	Предложения по созданию системы морской космической разведки и целеуказания родились в 1960 г. в организациях промышленности: ОКБ-52 (генеральный конструктор - В.Н.Челомей), КБ-1 (генеральный конструктор - академик А.А.Расплетин) и ВМФ (В.А.Сычев, М.И.Ковалевский, К.К.Франтц). Идея была одобрена главнокомандующим Военно-морским флотом С.Г.Горшковым.
23 июня 1960 г. вышло постановление правительства о разработке аванпроекта по созданию системы МКРЦ. Головным разработчиком было определено ОКБ-52, а генеральным заказчиком от Министерства обороны - Управление вооружения ВМФ (начальник В.А.Сычев, впоследствии - Ф.И.Новоселов).
Аванпроект был выполнен в начале 1961 г. В разработанных материалах было показано, как связать в единую систему действующие в общей временной диаграмме разнородные технические средства, объединенные устройствами сопряжения и единым алгоритмом функционирования. Это:
- ракетно-космический комплекс для обеспечения выполнения жестких требований по времени и точности вывода космических аппаратов с системами стабилизации, ориентации, управления и энергопитания;
- бортовые комплексы радиотехнической и радиолокационной разведки надводных кораблей на фоне морской поверхности с определением их координат и класса, а также средства формирования формализованных сообщений и передачи их на надводные кораб¬
ли и подводные лодки для целеуказания противокорабельному ракетному оружию;
- системы радиоуправления КА, обеспечивающие в процессе полета определение действующего и прогнозируемого его положения и выдачу команд управления бортовыми системами;
- наземный комплекс управления полетом КА, приемом и передачей с борта КА на наземные пункты информации, принятой в процессе радионаблюдения;
- корабельные комплексы беззапросного приема с КА информации, формирования и выдачи целеуказания в противокорабельные ракетные комплексы.
По результатам выполнения аванпроекта в марте 1961 г. вышло постановление правительства об открытии опытно-конструкторской работы по созданию системы МКРЦ. Были определены порядок и сроки создания системы, а также кооперация разработчиков составных частей системы. Головной организацией по созданию системы в целом и ракетно-космического комплекса было определено ОКБ-52, впоследствии переименованное в НПО машиностроения (генеральный конструктор - В.Н.Челомей). Головной организацией по наземной и бортовой системам управления, а
Схема боевого использования системы МКРЦ
70


Глава 3
также по стыковке систем управления и наблюдения было определено КБ-1 (генеральный конструктор -
А.А.Расплетин, главный конструктор - А.И.Савин). Начиная с 1973 г. работы по системе МКРЦ проводились под руководством ЦНИИ «Комета», который выделился из КБ-1 во главе с А.И.Савиным и был определен головным предприятием по системе в целом.
Головным разработчиком по системе разведки был определен НИИ-648, впоследствии переименованный в НИИ ТП (генеральный директор - А.С.Мнацаканян).
Разработка бортового радиолокатора была поручена НИИ-17 (ныне АО «Концерн «Вега», главный инженер и главный конструктор на тот момент-И.А.Бруханский), а разработка бортовой аппаратуры радиотехнической разведки - НИИ-108 (ныне АО «ЦНИРТИ им. академика А.И.Берга») (директор - П.С.Плешаков, главный конструктор - М.Х.Заславский). В дальнейшем работы по созданию бортовой аппаратуры радиотехнической разведки были переданы из ЦНИРТИ в КНИРТИ (ныне Калужский филиал ЦНИРТИ, главный конструктор в то время - С.И.Бабурин, впоследствии - В.Л.Гречка).
Разработка бортовой аппаратуры радиолинии передачи информации с КА и приемной части наземного комплекса проводилась Московским НИИ радиосвязи (главный конструктор - М.С.Немировский). Создание корабельных комплексов приема информации с космических аппаратов, ее обработки и выработки данных целеуказания противокорабельному ракетному оружию поручалось киевскому НПО «Квант» (генеральный и главный конструктор - И.В.Кудрявцев, впоследствии -Т.Е.Стефанович). Разработка ядерной энергоустановки в двух вариантах поручалась ОКБ-670 (главный конструктор - М.М.Бондарюк) в варианте с полупроводниковым преобразователем тепловой энергии ядерного реактора в электрическую («Бук») и ОКБ-ЗОО (главный конструктор - С.К.Туманский) с термоэмиссионным преобразователем («Топаз»). В дальнейшем разработка обеих установок была передана в НПО «Красная звезда» (директор - Г.М.Грязное, главный конструктор-В.И.Сербин).
Система управления ЯЭУ разрабатывалась в НИИП МАП (главный конструктор - А.С.Абрамов). Научное руководство созданием ЯЭУ было поручено Физикоэнергетическому институту (директор - В.А. Кузнецов) и Институту атомной энергии им. И.В.Курчатова (руководители - М.Д.Миллионщиков и А.П.Александров). Создание бортовой двигательной установки был поручено ОКБ-ЗОО (главный конструктор - С.К.Туманский). В дальнейшем работы по бортовой двигательной установке были переданы в Тураевское машиностроительное КБ «Союз» (главный конструктор - В.Г.Степанов).
От Министерства обороны в качестве заказывающего органа было определено Управление ракет¬
но-артиллерийского вооружения ВМФ (В.А.Сычев, М.И.Ковалевский), а ведущим институтом от Министерства обороны - Институт вооружения ВМФ (Н.И.Боравенков, К.К.Франтц).
В 1962 г. под руководством ОКБ-52 с участием кооперации предприятий промышленности и Института вооружения ВМФ был разработан эскизный проект, который определил состав и структуру построения системы МКРЦ:
- орбитальная группировка из космических аппаратов радиолокационной разведки «УС-А» и радиотехнической разведки «УС-П»;
- наземный комплекс управления;
- наземный комплекс приема и обработки информации;
- корабельные комплексы приема и обработки информации, поступающей с КА в реальном масштабе времени для выработки целеуказания ПКРО;
- ракета-носитель;
- стартовый комплекс для подготовки PH и обеспечения запуска КА;
- технические позиции для подготовки КА и ЯЭУ к полету.
Кроме того, в процессе эскизного проектирования были определены основные параметры и тактико-технические характеристики системы, обосновано построение орбитальной группировки КА с учетом обеспечения беспропускного обзора акваторий Мирового океана и доведения целеуказаний до корабельных комплексов в минимальное время, также были определены основные характеристики бортовой специальной аппаратуры, бортовой аппаратуры управления и принципы функционирования системы в целом.
Следует подчеркнуть, что к началу создания системы МКРЦ в организациях промышленности отсутствовал опыт разработки космических аппаратов военного назначения с большим сроком активного функционирования на орбите.
Большая работа по решению комплексных вопросов по созданию системы МКРЦ была проведена головной организацией - КБ-1. Определяющую роль в ней выполнял начальник отдела М.К.Серов (впоследствии - главный конструктор системы МКРЦ).
КБ-1 была предложена и в дальнейшем реализована однопунктовая система управления, которая обеспечивала централизованное управление КА, точное определение параметров движения КА и прогнозирование его движения за два прохода над пунктом управления, оценку состояния КА по телеметрической информации с выдачей необходимых команд для суточного функционирования аппарата с точной привязкой к системе единого времени.
71


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
В бортовой комплекс системы управления функционально входят система ориентации и стабилизации КА, бортовой эталон времени, а также приборы, обеспечивающие фиксацию необратимого отказа КА с атомным источником электропитания, система управления КА в процессе перевода его радиационно опасной части на орбиту с длительным сроком существования в качестве ИСЗ, что обеспечивает решение задачи радиационной безопасности при необратимом отказе КА. Принципы управления КА при переводе РОЧ КА на орбиту длительного существования были совместно предложены конструкторами КБ-1 и ОКБ-52.
Бортовая система ориентации и стабилизации КА обеспечивала как ориентацию осей КА в орбитальной системе координат, так и фиксацию факта необратимого отказа в ориентации КА с выдачей соответствующих команд. Основная роль в создании такой системы принадлежит главному конструктору П.М.Кириллову и его заместителю В.А.Новикову.
Космические аппараты системы МКРЦ, разработанные в ОКБ-52 под руководством академика В.Н.Челомея, отличались своей оригинальной конструкцией и были рассчитаны на использование авиационной технологии производства. Вначале предусматривалось размещение на одном КА радиолокационной станции как основного средства разведки надводных кораблей и радиотехнического пеленгатора излучений корабельных РЛС как средства дополняющего бортовую РЛС. Однако это решение существенно утяжеляло КА.
В связи с этим по предложениям генерального конструктора КБ-1 А.А.Расплетина и директора НИИ-108 П.С.Плешакова было принято решение о создании для системы МКРЦ КА двух типов: активного КА с бортовой РЛС и атомной энергетической установкой (КА «УС-А») и КА с пассивным комплексом радиотехнической разведки и солнечными батареями в качестве источника тока (КА «УС-П»).
Разработка и создание космических аппаратов «УС-А» и «УС-П» потребовали решения ряда научно- технических проблем. Из высоких тактико-технических требований к точности целеуказания вытекали высокие требования не только к бортовой аппаратуре управления, но и к специальной аппаратуре, в части точностей изготовления и стыковки отсеков КА, посадки блоков системы управления, установки крупногабаритных раскрывающихся антенных систем радиолокатора КА «УС-А» и крестообразных антенных систем с установленными на них фазовыми пеленгаторами бортового комплекса радиотехнической разведки КА «УС-П».
В процессе проектирования конструкций КА были решены вопросы обеспечения герметичности и теплового режима больших объемов приборных контейнеров, оболочки которых использовались как контуры
терморегулирования при сохранении минимального веса, прочности и жесткости конструкции. В процессе проведения работ по созданию системы МКРЦ было принято решение о последовательной разработке и проведении испытаний КА «УС-А» и КА «УС-П», при этом приоритет по срокам создания был отдан КА «УС-А».
Разработка бортового комплекса радиолокационной разведки КА «УС-А» осуществлялась в НИИ-17. Такое решение было принято исходя из существующих в тот период возможностей электронно-компонентной базы, а также возможности обнаружения надводных кораблей на фоне морской поверхности. В связи с отсутствием данных по фоноцелевой обстановке при зондировании морской поверхности из космического пространства использовались данные, полученные в НИИ-17 и КБ-1 при проведении исследований с авиационными РЛС. Впоследствии эти данные были уточнены при проведении летных испытаний системы МКРЦ.
В состав бортового специального комплекса радиолокационной разведки «Чайка» входили:
- некогерентная РЛС бокового обзора «Риф» (главный конструктор - П.О.Салганик) с оригинальной, легко компонуемой антенной;
- БЦВМ «Пламя» (главный конструктор Б.П.Карманов), разработанная на полупроводниках и впоследствии замененная на БЦВМ «Аэлита» (главный конструктор - М.П.Богачев), созданная на новейших интегральных схемах и включающая в себя долговременное запоминающее устройство;
- бортовой канал передачи информации «Устой», разработанный МНИИРС (главный конструктор М.С.Немировский);
- контрольно-испытательная аппаратура комплекса «Дельфин», вначале работавшая в полуавтоматическом режиме, а затем полностью автоматизированная (главный конструктор - И.Г.Осипов).
Антенная система разрабатывалась под руководством члена-корреспондента АН СССР ЛДБахраха. Коллективу НИИ-17 удалось ответить на множество сложных вопросов, включая обнаружение с высокой вероятностью надводных кораблей на больших дальностях и на углах визирования при высоте полета КА « 270 км, решить задачи автоматической обработки радиолокационной информации на борту КА с целью уменьшения ее объема для последующей передачи по узкополосному каналу бортового комплекса передачи информации, а также задачи приема этой информации на малоразмерные антенные устройства, используемые на подводных лодках и надводных кораблях.
Разработка бортового спецкомплекса «Чайка» также проводилась в НИИ-17. Возможности разработанного бортового комплекса радиолокационной раз¬
72


Глава 3
ведки показывали, что высота орбиты КА не должна превышать 270 км, что и было принято за основу при выборе орбиты КА «УС-А». Использование относительно низкой орбиты и значительное энергопотребление БСК «Чайка» привели к необходимости применения ЯЭУ, что накладывало на его разработчиков дополнительные требования по защите аппаратуры комплекса от воздействия на него ионизирующих излучений бортового ядерного источника электропитания.
Космический аппарат «УС-А» представлял собой сложную и оригинальную конструкцию. Использование атомных бортовых электростанций не имело аналогов в мировой космической технике. За разработку бортовой атомной электростанции взялся конструктор ОКБ-670 (ныне НПО «Красная Заря») МАП М.М.Бондарюк. Однако из-за большого количества научно-технических проблем было принято решение о параллельной разработке бортовых атомных электростанций двух типов - с полупроводниковым преобразователем тепловой энергии ядерного реактора в электрическую энергию и с термоэмиссионным преобразователем. Учитывая успехи Сухумского физико-технического института в разработке полупроводниковых преобразователей, в основу создания бортовой атомной электростанции был положен первый вариант. Бортовая атомная электростанция «Бук» с использованием полупроводникового преобразователя тепловой энергии прошла полный цикл отработки и испытаний в составе КА «УС-А». Следует отметить, что в 1980-е гг. были завершены работы и по использованию ТЭП с проведением отдельных летных испытаний в составе приспособленных для этих целей КА системы МКРЦ. Второй тип ЯЭУ получил название «Топаз».
Определяющий вклад в создание бортовой атомной электростанции внесли ее главные конструкторы М.М.Бондарюк, В.И.Сербин и Н.И.Михневич, а также ведущие конструкторы Ю.Н.Глазунов, И.М.Вишнепольский.
Использование ЯЭУ повлекло за собой предъявление ко всей аппаратуре, установленной на КА «УС-А», жестких требований по радиационной стойкости. Это породило определенные трудности в обеспечении радиационной безопасности на всех этапах жизненного цикла КА: при подготовке к старту, процессе запуска КА и его целевом применении, а также после завершения выполнения КА целевых задач.
Радиационная стойкость при подготовке к старту и в процессе выведения КА «УС-А» обеспечивалась путем запуска реактора ЯЭУ только после выведения КА на орбиту. Космические аппараты после выполнения целевой задачи для обеспечения радиационной безопасности переводились на орбиту захоронения высотой около 1000 км, где отработавший реактор должен был просуществовать от 300 до 600 лет.
Для перевода КА «УС-А» с рабочей орбиты на орбиту захоронения специалистами ЦНИИ «Комета» и НПО машиностроения была разработана специальная система увода КА на высокую орбиту. Эта система задействовалась по команде наземного комплекса управления или автоматически по сигналам датчиков, фиксирующих необратимые отказы на борту КА, требующие немедленного увода его на орбиту длительного существования.
В процессе применения КА «УС-А» по целевому назначению специалистами НПО «Красная Звезда» в ЯЭУ «Бук» была внедрена, начиная с КА «Космос-1402» (1982 г.), дублирующая система радиационной безопасности, которая в случае отказа системы увода при входе КА в плотные слои атмосферы обеспечивала диспергирование активной зоны реактора до размеров частиц, полностью исключающих радиационное заражение земной поверхности.
Создание КА «УС-П» встретило сопротивление со стороны руководства Министерства общего машиностроения и ЦУКОС Минобороны, которые считали, что в целях экономии средств задачу радиотехнической разведки в составе системы МКРЦ могут решить уже разработанные к тому времени другие КА радиотехнической разведки для других видов ВС. Сопротивление по созданию КА «УС-П» удалось преодолеть только после рассмотрения этого вопроса на заседании НТС ВПК и специальной комиссии под председательством заместителя министра радиопромышленности П.С.Плешакова.
Главному конструктору системы МКРЦ М.К.Серову и специалистам ВМФ удалось доказать, что другие КА радиотехнической разведки принципиально, в силу заложенных в них конструктивных решений, не могут обеспечить передачу на носители противокорабельного оружия информации, пригодной для выработки данных целеуказания. Эту позицию поддержал заместитель министра радиопромышленности П.С.Плешаков, который еще в бытность директором ЦНИРТИ был в курсе проводимых работ по системе МКРЦ и досконально знал эту проблему.
В результате было принято решение о разработке системы МКРЦ в составе двух взаимно увязанных подсистем космических аппаратов «УС-А» и «УС-П». Правильность принятого решения была подтверждена позднее результатами целевого применения системы МКРЦ. Косвенно это решение подтверждается и взглядами командования Вооруженных сил США, которые обосновывались опытом использования космических средств разведки, применявшихся в боевых действиях в Персидском заливе против Ирака в 1991 г.
Разработка бортовой станции детальной радиотехнической разведки для КА < УС-П», получившей наиме¬
73


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
нование «Кортик», была начата в ЦНИРТИ (НИИ-108) под руководством М.Х.Заславского, который был назначен главным конструктором СДРТР. Однако в 1967 г. директор ЦНИРТИ П.С.Плешаков, в связи с перегрузкой предприятия другими работами, создание СДРТР возложил на Калужский филиал ЦНИРТИ - КНИРТИ. К этому времени ЦНИРТИ выполнил эскизный проект, разработал рабочую конструкторскую документацию и изготовил пять комплектов аппаратуры для проведения различного вида испытаний. Но эти комплекты не нашли своего применения и были в дальнейшем разукомплектованы.
Создание бортового комплекса радиотехнической разведки для КА «УС-П» под наименованием «Кортик-С» в КНИРТИ проводилось вначале под руководством главного конструктора, директора института С.И.Бабурина, а впоследствии - конструктора
В.Л.Гречки.
Бортовой комплекс управления КА «УС-П» разработки КБ-1 был идентичен бортовому комплексу управления КА «УС-А». Для эффективного использования КА «УС-П» с комплексом «Кортик-С» был составлен банк данных радиоэлектронных средств всех флотов зарубежных стран, который использовался при анализе информации, получаемой с КА, о корабельных радиоэлектронных средствах и их носителях с целью выработки данных целеуказания для применения противокорабельного ракетного оружия.
Для вывода КА «УС-А» и «УС-П» на целевую орбиту в ОКБ-52 под руководством генерального конструктора В.Н.Челомея в 1962-1963 гг. была разработана и запущена в производство универсальная ракета УР-200. В1963 г. были завершены работы по созданию стартового комплекса на Байконуре, а в октябре 1964 г. после девяти запусков завершился этап летно-конструктор- ских испытаний ракеты УР-200. Однако в 1965 г. работы по ракете УР-200 прекратились, а для вывода КА системы МКРЦ на орбиту были рекомендованы ракеты-носители КБ «Южное» (г. Днепропетровск). Работы по стартовому комплексу были возложены на КБТМ.
В качестве PH КА «УС-А» и «УС-П» была использована специально доработанная боевая межконтинентальная ракета, созданная КБ «Южное». Доработанная PH, получившая название «Циклон-2», обладала высокими конструктивными качествами и безотказно обеспечивала выведение КА на заданные орбиты на всех этапах испытаний, после принятия на вооружение и на этапе эксплуатации.
Стартовый комплекс был спроектирован таким образом, что после установки PH с КА на стартовый стол внешнее обслуживание их не предусматривалось. Все работы по заправке PH и КА, а также пуск ракеты осуществлялись из специального бункера
управления, оснащенного необходимыми оборудованием и аппаратурой.
Для стартового комплекса ЦНИИ «Комета» создал аппаратуру с высокой степенью автоматизации, отображающую весь ход предстартовой подготовки PH и КА и осуществляющую на заключительном этапе автоматическое управление запуском PH с КА по сигналам системы единого времени. Основной вклад в создание контрольно-поверочной аппаратуры и аппаратуры автоматизированного запуска ракеты внесли специалисты ЦНИИ «Комета».
24 августа 1965 г. решением правительства были установлены новые сроки выполнения работ по системе МКРЦ и уточнена кооперация предприятий разработчиков. Головным исполнителем по системе в целом было определено КБ-1, а на ОКБ-52 возложили роль головного разработчика КА.
В 1966-1967 гг. под руководством КБ-1 было разработано дополнение к эскизному проекту на создание экспериментальной системы МКРЦ, а также эскизный проект на создание боевой системы МКРЦ и ее основных составных частей. В этот период окончательно определились основные характеристики системы и подтверждена возможность создания боевой системы МКРЦ.
Научное руководство создания системы и техническое руководство проведения ее испытаний осуществлял генеральный конструктор А.И.Савин (КБ-1, с 1973 г. - ЦНИИ «Комета»). ЦНИИ «Комета» проводил непосредственную разработку наземного и бортового комплексов управления системы МКРЦ, а также комплексную отработку системы в целом. На стадии эскизного проектирования системы МКРЦ было принято решение о создании наземного информацион- но-управляющего комплекса, объединяющего в одно целое наземный комплекс управления и наземный специальный комплекс.
Наземный комплекс управления включал в себя командный пункт с аппаратурой управления, отображения и контроля, станцию определения координат КА и передачи команд, вычислительный комплекс из трех параллельно работающих машин, аппаратуру приема и обработки телеметрической информации, систему обмена информацией между средствами НКУ с аппаратурой контроля, вспомогательный вычислительный комплекс для обработки всей контрольной информации, получаемой от системы обмена информацией. Работы по теоретическому обоснованию НКУ проводились группой сотрудников теоретического отдела под руководством И.Г.Рапопорта.
Особенности решаемых в системе МКРЦ задач предъявляют к НКУ специфические требования. Во время сеансов связи с КА в реальном масштабе вре-
74


А.И.Савин. Главный конструктор системы МКРЦ
М.К.Серов.
Главный конструктор системы МКРЦ в 1973-1982 гг.
Г.Ф.Зотов.
Главный конструктор системы МКРЦ в 1990-1995 гг.
мени должен быть выполнен большой объем расчетов: обработка навигационных измерений, точное определение параметров орбиты, прогнозирование движения КА, оценка состояния бортовых систем по телеметрической информации и на основе полученных данных выработка и передача на борт КА необходимой информации управления. Следует учесть, что все это делалось полвека назад, в начале 1960-х гг., на ЭВМ с производительностью 10-30 тыс. операций в секунду, ОЗУ объемом 16 Кб и ДЗУ 48 Кб.
В1969 г. работы по завершению выпуска конструкторской и эксплуатационной документации на КА, по освоению производства, изготовлению опытных и серийных образцов, проведению необходимой наземной и летно-конструкторской отработки КА системы МКРЦ, с последующей сдачей их в эксплуатацию, по решению Министерства общего машиностроения были переданы Ленинградскому КБ и заводу «Арсенал» им. М.В.Фрунзе (начальник КБ и директор завода Е.К.Иванов).
Значительный вклад в обеспечение серийного производства КА системы МКРЦ и улучшение их характеристик в процессе производства внесли начальник и главный конструктор КБ «Арсенал» Ю.Ф.Валов, главные конструкторы направлений Б.И.Полетаев и Л.Д.Федотов.
Для обеспечения приема информации от КА системы МКРЦ и выработки данных для целеуказания противокорабельному оружию Киевским научно-исследовательским институтом радиоэлектроники (КНИИРЭ, впоследствии переименован в НИИ «Квант») был разработан специальный корабельный комплекс. Главным конструктором разработки корабельного комплекса был назначен директор КНИИРЭ И.В.Кудрявцев. Руководство разработкой комплекса осуществляло комплексно-тематическое подразделение КНИИРЭ, возглавляемое Т.Е.Стефановичем, впоследствии ставшим
главным конструктором комплекса и генеральным директором НИИ «Квант».
В короткие сроки были изготовлены макеты и три экспериментальных образца комплекса, получившего наименование «Касатка». Отработка и испытания экспериментальных образцов проводились на стенде предприятия, в полевых условиях в кузовах фургонов и на подводной лодке К-81 проекта 651 к.
II. 	Учитывая сложность космического аппарата «УС-А» и оснащение его бортовыми системами, которые разрабатывались впервые и не имели аналогов, например ядерной энергоустановкой, было принято решение провести автономные летные испытания КА «УС-А» в два этапа. При этом на первом этапе (1965— 1966 гг.) предусматривалась проверка работы системы ориентации и стабилизации, двигательной установки и системы охлаждения, а на втором этапе - отработка системы «увода» ЯЭУ на высокую орбиту для обеспечения радиационной безопасности после завершения программы полета КА.
Для проведения первого этапа автономных испытаний выделялись два КА «УС-А». Для запуска КА использовалась ракета-носитель «Союз», а вместо ЯЭУ - химические источники тока. Для управления работой бортовых средств КА и их контроля работы устанавливалась бортовая командная радиолиния, разработанная НИИ-648, и телеметрическая аппаратура, а отсутствующая штатная аппаратура заменялась габаритномассовыми макетами. На борту КА была установлена аккумуляторная батарея с емкостью, обеспечивающей работу КА в течение суток. Для приема телеметрической информации задействовались наземные измерительные пункты командно-измерительного комплекса.
Запуск первого КА «УС-А» состоялся 28 декабря 1965 г. с полигона Байконур. Космический аппарат был выведен на заданную орбиту. Полученные результаты
75


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
подтвердили нормальное функционирование системы ориентации и стабилизации, а также системы охлаждения. Из-за отказа одного из двигателей мягкой стабилизации КА активно просуществовал на орбите всего лишь около полутора часов. Оценку точности работы орбитальной системы ориентации проверить не удалось из-за неисправности установленной астросистемы.
Второй запуск КА «УС-А» состоялся 20 июля 1966 г. Задачи испытаний при запуске второго КА были аналогичны задачам, которые отрабатывались при запуске первого КА. При запланированном лимите работы аккумуляторной батарее 24 ч КА просуществовал 12 ч. За это время была подтверждена нормальная работа всех установленных на КА систем и устройств, за исключением двигателей мягкой стабилизации (причина отказа была прежней). По заключению комиссии по анализу функционирования КА можно было переходить ко второму этапу испытаний с учетом проведения доработок двигателей мягкой стабилизации.
На проведение второго этапа испытаний (1967— 1969 гг.) было выделено три КА «УС-А» в ограниченной комплектации и три PH «Циклон-2». Основной задачей испытаний была отработка системы перевода радиационно-опасной части КА на высокую орбиту «высвечивания». На КА «УС-А» были установлены габаритно-массовые макеты ЯЭУ «Бук» со штатной системой увода и габаритно-массовый макет радиолокационной станции «Чайка» практически со штатной антенной. В качестве источника питания использовалась аккумуляторная батарея с емкостью, позволяющей функционировать КА на орбите не менее суток. Все остальные системы КА были штатными.
Запуск первого КА «УС-А» КА второго этапа испытаний состоялся 27 декабря 1967 г. с полигона Байконур. Ракета-носитель «Циклон-2» вывела КА на расчетную баллистическую траекторию с апогеем на высоте заданной орбиты, где включился двигатель доразгона, по окончании работы которого КА оказался на целевой орбите. Космический аппарат функционировал в течение 14,5 ч. В этот период времени все штатные устройства и системы КА работали нормально. Однако до окончания работы аккумуляторной батареи, из-за отказа одного из двигателей мягкой стабилизации, на борту КА системой ориентации и стабилизации была автоматически выработана команда на «увод» макета ЯЭУ «Бук» на орбиту «захоронения». Команды на осуществление «увода» были исполнены - макет ЯЭУ «Бук» был переведен на заданную орбиту «захоронения». В целом программа испытаний первого КА второго этапа испытаний была выполнена, за исключением подтверждения работоспособности двигателей мягкой стабилизации, доработка которых была продолжена.
Запуск второго КА «УС-А» второго этапа испытаний состоялся 22 марта 1968 г. Программа испытаний была прежняя. Космический аппарат был выведен на заданную орбиту, время его активного и нормального функционирования составило 12,5 ч. Команда на перевод макета ЯЭУ «Бук» на высокую орбиту «захоронения» была выработана автоматически по рассогласованию одного из параметров, контролирующих стабилизацию КА. Причина оказалась прежней - отказ двигателя мягкой стабилизации из-за засорения канала подачи окислителя. Макет ЯЭУ «Бук» был переведен на заданную высокую орбиту.
По результатам анализа работы двигателей мягкой стабилизации комиссией было рекомендовано перейти на новый тип окислителя при третьем запуске КА, а также улучшить динамику стабилизации КА, которая на этих участках траектории осуществляется двигателями жесткой стабилизации.
Запуск третьего КА «УС-А» второго этапа испытаний состоялся 25 января 1969 г. с задачами, аналогичными задачам первых двух пусков. В процессе запуска КА PH «Циклон-2» отработала штатно, двигатель доразгона отработал заданное время, но КА на орбиту не вышел, а приводнился в Тихом океане. Анализ причин неудачного пуска КА «УС-А» показал, что для улучшения динамики стабилизации КА в процессе его отделения от PH, в целях обеспечения оптимального стабилизирующего момента, была изменена компоновка двигателей жесткой стабилизации в канале тангажа. При этом моменты, создаваемые двигателями, изменились на обратные, однако в электрической схеме, обеспечивающей их включение, указанное изменение не было учтено. В результате КА после отделения от PH закрутился в плоскости тангажа и во время включения и работы двигателя доразгона продолжал вращаться. Не получив нужного импульса доразгона, КА не вышел на круговую орбиту и, двигаясь по баллистической траектории, приводнился в Тихом океане.
Проанализировав результаты испытаний, комиссия пришла к выводу, что, несмотря на неудачный запуск третьего КА, на основании положительных результатов первых двух пусков КА второго этапа испытаний, а также учитывая проведенные исследования и рекомендации разработчика двигательной установки, необходимо перейти на новый тип окислителя, задачи автономных летных испытаний КА «УС-А» считать выполненными. Комиссия посчитала возможным перейти к испытаниям КА «УС-А» в полной (штатной) комплектации.
На заключительном, третьем, этапе (1970-1978 гг.) летные испытания системы морской космической разведки и целеуказания проводились последовательно, в полном составе наземных технических средств: сначала с активными КА «УС-А», а затем и с пассивными КА «УС-П».
76


Глава 3
Руководство совместными испытаниями осуществляла Государственная комиссия во главе с председателем, заместителем главнокомандующего ВМФ адмиралом Н.Н.Амелько и техническим руководителем - генеральным конструктором А.И.Савиным. Основными задачами проведения совместных испытаний являлись экспериментальная проверка технических решений по реализации выбранных принципов построения системы, определение основных тактико-технических и эксплуатационных характеристик испытываемых средств и системы МКРЦ в целом, проверка их соответствия требованиям ТТЗ Министерства обороны и ТЗ на составные части системы.
В состав средств системы МКРЦ с КА «УС-А», подвергавшихся испытаниям, были включены следующие средства:
- КА «УС-А» с бортовым специальным комплексом «Чайка», бортовым комплексом управления, ядерной энергетической и двигательной установками, системами электропитания и охлаждения;
- НКУ и НСК;
- корабельные комплексы приема, обработки и выдачи целеуказания «Касатка» и «Касатка-Б», размещенные на подводных лодках;
- наземные технологические средства и оборудование стартовой, специальной технической позиции и технической позиций для обеспечения подготовки и запуска КА;
- ракетный комплекс «Циклон-2» в составе унифицированных ракет-носителей «Циклон-2» и стартового комплекса.
Программой проведения совместных испытаний было предусмотрено проведение запусков трех одиночных и двух «сфазированных» КА. Запуск первого КА «УС-А» состоялся 3 октября 1970 года. Его задачами являлись отработка всех бортовых систем и аппаратуры КА (в т.ч. бортовой системы управления, БСК «Чайка» и ЯЭУ «Бук»), проверка работоспособности наземных средств (НКУ и НСК), проверка стартового комплекса и основных тактико-технических характеристик PH «Циклон-2» при запуске КА.
Первый КА функционировал на орбите всего 1 ч 55 мин, т.к. проявился конструктивный недостаток в канале регулирования температуры реактора ЯЭУ «Бук» и произошел автоматический увод радиационно-опасной части КА на орбиту длительного существования («высвечивания»). Тем не менее были получены очень важные результаты о работе двигательной установки на новом окислителе, функционировании системы ориентации и стабилизации, о фактических уровнях радиации при работе ЯЭУ «Бук», о ТТХ PH «Циклон-2» при запуске КА, о работе НКУ при проведении сеанса связи с КА, в т.ч. при определении
параметров орбиты КА и прогнозировании его движения. Данные о работе БСК «Чайка» не были получены из-за ограниченного времени функционирования КА. По результатам запуска первого КА был доработан канал регулирования температуры реактора энергоустановки «Бук» и впоследствии этот эффект больше не повторялся.
Второй запуск КА «УС-А» состоялся 1 апреля 1971 г. Время функционирования составило 3 ч 09 мин. На этом запуске была получена и обработана на НСК информация о Гвинейском заливе, в котором было обнаружено и выявлено 29 одиночных целей, при этом две цели были отождествлены по координатному признаку с нашими транспортами. Была подтверждена работоспособность НСК и НКУ. Однако вышел из строя блок питания маховика системы стабилизации КА, поэтому на следующем КА были срочно проведены необходимые доработки.
Третий запуск КА «УС-А» состоялся 25 декабря
1971 г. Продолжительность функционирования КА составила 10 суток. На этом этапе к испытаниям подключились три корабельных комплекса «Касатка», установленные на двух подводных лодках Северного флота и на полигоне под г. Чернигов. С помощью БСК «Чайка» было выполнено несколько десятков сеансов осмотра заданных районов Мирового океана. Поступившая информация была обработана на НСК и комплексах «Касатка». Были также обнаружены и объекты мишенной обстановки.
Четвертый запуск КА «УС-А» состоялся 21 августа
1972 г. Его основной задачей было накопление данных для оценки основных ТТХ системы и работоспособности ее составных частей. В процессе проведения испытаний по информации, полученной от КА корабельным комплексом «Касатка», установленным на подводной лодке Северного флота, 25 августа 1972 г. была успешно выполнена стрельба по морской цели (щиту) противокорабельной крылатой ракетой «П-6».
На пятнадцатые сутки полета при нормальном функционировании всех систем КА вышла из строя бортовая цифровая вычислительная машина БСК «Чайка». За этот период было проведено более сотни сеансов наблюдений заданных районов Мирового океана с передачей информации на НСК и корабельные комплексы «Касатка». Для проверки достоверности обнаружения многочисленных надводных целей председатель Государственной комиссии Н.Н.Амелько принял решение о совмещении наблюдения одного и того же района в акватории Гвинейского залива с помощью КА и двух самолетов Ту-95РЦ. Отчетные материалы, представленные в госкомиссию, показали в большинстве случаев совпадение результатов наблюдения с полученными самолетными комплексами и спецкомплекса-
77


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
ми КА «УС-А». Эти результаты подтвердили достаточно высокую эффективность БСК «Чайка».
Кроме того, в процессе обработки полученной информации было установлено наличие в информации некоторого количества отметок от береговой черты, островов и гидрометеообразований, что усложняло выделение реальных целей и увеличивало время ее обработки. Поэтому была начата активная доработка алгоритмов и программ по обработке специнформации на НСК и корабельных комплексах «Касатка».
После выхода из строя бортовой цифровой вычислительной машины БСК «Чайка» испытания продолжались с целью набора статистических данных о работоспособности других бортовых систем, при этом на НСК передавалась только служебная информация. На 32-е сутки полета функционирование КА было прекращено из-за выхода из строя двигательной установки.
Пятый запуск КА «УС-А» 25 апреля 1973 г. оказался неудачным, т.к. аппарат не был выведен на орбиту из-за нарушения работы двигателя доразгона на 22-й с после его включения. Не получив приращения скорости, КА упал в акватории Тихого океана. Нарушение работы двигателя произошло из-за разгерметизации тракта горючего вследствие нарушения целостности камеры сгорания двигателя доразгона.
Следующий запуск КА «УС-А» состоялся 27 декабря 1973 г. уже при головной роли ЦНИИ «Комета». Это был первый КА, изготовленный Ленинградским заводом «Арсенал» и Московским заводом «Мосприбор», впоследствии вошедшим в состав ЦНИИ «Комета». В течение всего 45-суточного цикла, предусмотренного программой испытаний, все бортовые системы КА работали нормально.
Это был первый аппарат, который обеспечил решение всех задач, выносимых на испытания. Космический аппарат «УС-А» обеспечивал решение системой МКРЦ задач ВМФ по прямому назначению - осуществлял разведку надводной обстановки в заданных районах Мирового океана. В контур целеуказания был включен комплекс, установленный на подводной лодке. На учениях ВМФ он обеспечил выработку по данным КА целеуказания и выдачу его в систему управления комплекса ракетного оружия для проведения практической стрельбы по назначенной (обнаруженной) цели. В течение 45-суточного цикла функционирования КА все основные системы и БСК оставались в работоспособном состоянии.
Парный запуск КА «УС-А» был произведен 15 мая и 17 мая 1974 г. В ходе проведения испытаний были определены характеристики «связанной» орбитальной группировки из двух КА «УС-А». Продолжалось накопление статистических данных, характеризующих выполнение основных требований ТТЗ на систему и ТЗ на
ее составные части. Подводная лодка Северного флота К-47, оснащенная комплексом «Касатка», 12 июня 1974 г. по данным целеуказания, полученным от КА «УС-А», успешно выполнила практическую стрельбу противокорабельной ракетой П-6 прямым попаданием ракеты в мишень.
Два «сфазированных» КА «УС-А» 29 июня и 1 июля 1974 г. достигли 45-суточного срока активного функционирования на орбитах. По решению Государственной комиссии работа системы МКРЦ была продолжена до 25 июля и 30 июля 1974 г. соответственно, когда по решению Государственной комиссии функционирование «сфазированных» КА «УС-А» было прекращено путем планового увода радиацион- но опасных частей КА на орбиту длительного существования по командам с НКУ системы. 26 мая 1975 г. вышло постановление правительства о принятии системы МКРЦ с КА «УС-А» на вооружение Министерства обороны СССР.
III. 	Испытания системы МКРЦ с КА «УС-П» начались в 1974 г. Основными целями и задачами этих испытаний являлись:
- экспериментальная проверка и оценка функционирования системы МКРЦ с КА «УС-П», с учетом одновременного функционирования серийных КА «УС-А», решающих задачи по целевому назначению по планам ГШ ВМФ;
- проверка конструктивных и аппаратных решений, реализованных в КА «УС-П», а также в наземных и корабельных комплексах;
- отработка и проверка алгоритмов, программ управления и обработки специнформации в бортовых, корабельных и наземных комплексах;
- определение основных ТТХ и эксплуатационных характеристик средств системы, подлежащих передаче в эксплуатацию.
В состав объектов испытаний системы МКРЦ с КА «УС-П» были включены все предусмотренные проектной документацией части системы: КА «УС-П» с бортовым комплексом детальной радиотехнической разведки «Кортик-С», бортовым комплексом управления и солнечной энергетической установкой; наземные комплексы управления с программно-алгоритмическим обеспечением полного состава; корабельные комплексы, размещаемые на подводных лодках и надводных кораблях, в части приема и обработки информации, поступающей с КА «УС-П», и выработки по ней данных целеуказания ракетному оружию; комплекс наземного технологического оборудования и контрольно-поверочной аппаратуры технической и стартовой позиции для обеспечения подготовки и запуска КА «УС-П»; унифицированные ракеты-носители (в части стыков¬
78


Глава 3
ки с КА «УС-П» и обеспечения вывода их на орбиты) с комплексом наземного технологического оборудования PH «Циклон-2».
Для проведения испытаний всего было запущено три КА «УС-П», изготовленных по документации главного конструктора на заводах «Арсенал» и «Моспри- бор». Запуск первого КА «УС-П» состоялся 24 декабря 1974 г. Он функционировал на орбите 58 сут. (при заданных по ТЗ 45 сут.). Функционирование КА прекратилось из-за израсходования топлива и выхода из строя батарей электропитания. Во время проведения испытаний были выявлены дефекты, связанные с неполным раскрытием антенных панелей комплекса «Кортик» по программным командам (полное раскрытие обеспечивалось по разовым командам с НКУ), и повышенные фазовые ошибки в приемных трактах комплекса «Кортик». По результатам пуска КА были проведены соответствующие доработки.
Второй запуск КА «УС-П» был произведен 29 декабря 1975 г. Его программа испытаний была выполнена полностью в течение 89 сут. Были определены мероприятия по доработке антенной системы комплекса «Кортик-С» из-за неправильно выбранного соотношения баз приемной антенны в одном из диапазонов.
Третий запуск КА «УС-П» был произведен 2 июля 1976 г. Продолжительность его функционирования составила 131 сут. Была произведена проверка и получены результаты по работе всех технических средств, входящих в состав системы МКРЦ, а также при одновременном функционировании одного КА «УС-П» и двух КА «УС-А». Несмотря на то, что имели место замечания по работе комплекса «Кортик-С» (в части неустойчивости его работы и возникновения ошибок в
определении координат источников радиоизлучения), задачи пуска КА были выполнены.
Четвертый запуск КА «УС-П» был произведен 26 ноября 1976 г. В процессе 35-суточного полета КА была подтверждена эффективность доработок, выполненных по бортовому специальному комплексу «Кортик-С», и был получен достаточно большой объем данных для определения основных тактико-технических и эксплуатационных характеристик системы МКРЦ при работе с КА «УС-П».
Функционирование КА было прекращено из-за выхода из строя двигательной установки по причине разгерметизации ее топливного тракта. При завершающей стадии летных испытаний системой МКРЦ выполнялись и целевые функции, в т.ч. предоставление ВМФ ценных сведений о надводной обстановке в Мировом океане.
В июне 1977 г. совместные испытания системы МКРЦ с КА «УС-П» были завершены. В ходе их проведения была подтверждена правильность принципов и технических решений, заложенных в создание системы МКРЦ, в т.ч. при одновременном функционировании КА «УС-П» и КА «УС-А». Полученный в процессе испытаний объем данных позволил оценить основные тактико-технические и эксплуатационные характеристики системы и подтвердить их соответствие основным требованиям ТТЗ Министерства обороны и ТЗ на составные части системы. Одновременно была выявлена необходимость доработки БСК «Кортик» в части точности определения координат и повышения надежности работы двигательной установки.
Постановлением правительства от 14 ноября 1978 г. система МКРЦ была принята на вооружение в полном составе.
79


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
ЮЖ.Зо$улх, Э.Я.Кдунгцоё., ЪЛ?Черна£ем>сюш
АО «Корпорация «Комета»
РАЗРАБОТКА И СОЗДАНИЕ НАЗЕМНЫХ И ОРБИТАЛЬНЫХ СРЕДСТВ СИСТЕМЫ ПКО «ИС»
В 1950-е гг. развитые государства начали освоение космоса. Наиболее активно разработка и создание космической техники шли по военной тематике: создавались ИСЗ разведывательного назначения, велось серьезное изучение возможности создания и использования ударных космических средств.
В конце 1950-х гг. в США активно велись работы по созданию средств противоспутниковой (противокосми- ческой) обороны (система «Сейнт»).
В Советском Союзе один из ведущих конструкто- ров-ракетчиков академик В.Н.Челомей предложил провести разработку двух космических систем военного назначения: системы противокосмической обороны «ИС» и системы морской космической разведки и целеуказания «УС», - а также ряда ракет-носителей малой, средней и большой грузоподъемностей. 23 июня 1960 г. вышло постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР, организующее разработку аванпроектов систем, предложенных В.Н.Челомеем.
Этим постановлением была определена основная кооперация разработчиков систем «ИС» и «УС»:
- ОКБ-52 - головная организация по системам в целом и по разработке космических аппаратов и ракет-носителей (в частности УР-200) для систем «ИС» и «УС» (генеральный конструктор - В.Н.Челомей):
- КБ-1 - головная организация по бортовым и наземным комплексам управления (генеральный конструктор-А.А.Расплетин, главный конструктор-А.И.Савин);
- КБТМ - головная организация по стартовому комплексу систем «ИС» и «УС» (главный конструктор -
В.Н.Соловьев).
Проектирование началось с всестороннего изучения условий космического пространства, возможных действий вероятного противника в космосе и анализа технических проблем, связанных с использованием мощной ракетной техники для вывода аппаратов на околоземные орбиты.
Было очевидно, что требования обеспечения надежности космических аппаратов и приемлемого уровня их энергопотребления в условиях жестких ограничений, предъявляемых к массогабаритным характеристикам, будут во многом определять технические и конструкторские решения.
После рассмотрения нескольких вариантов построения системы ПКО на научно-технических советах
была утверждена схема системы «ИС», использующая КА-перехватчик с радиолокационной головкой самонаведения и осколочной боевой частью.
Функционирование системы «ИС» было предложено реализовать следующим образом.
Наземные средства контроля космического пространства обнаруживают ИСЗ-цель и производят измерения параметров ее движения. Полученные данные передаются на командный пункт системы. На КП системы по этим данным производится расчет времени старта PH и программ управления PH и КА-перехватчиком для выведения его в район встречи с ИСЗ-целью. Данные расчета передаются на стартовую позицию и в цикле подготовки к старту записываются в бортовую аппаратуру PH и КА. В расчетное время производится старт PH с КА-перехватчиком. После старта наземные средства контроля космического пространства уточняют параметры движения КА-цели и передают результаты на КП системы. После выведения КА-перехватчика на расчетную орбиту происходит его отделение от последней ступени PH, затем КА-перехватчик совершает управляемый полет. Совершив один виток, КА-перехватчик входит в зону связи со станцией определения координат и передачи команд, по результатам измерений которой уточняются параметры его орбиты.
На КП системы, с учетом уточненных после первого витка параметров движения КА-перехватчика и уточненных параметров движения КА-цели, производится расчет программы полета КА-перехватчика в зону встречи с КА-целью, уточненная программа в цикле связи с СОК и ПК передается на борт перехватчика.
После выполнения программы второго витка КА- перехватчик выходит в расчетный район встречи с ИСЗ-целью, включается его головка самонаведения, производится поиск и обнаружение ИСЗ-цели и захват ее на автосопровождение. КА-перехватчик в режиме самонаведения отрабатывает двигателями управления ошибки наведения на ИСЗ-цель. На заданной дальности происходит подрыв БЧ, направленное поле осколков которой поражает ИСЗ-цель.
В марте 1962 г. было принято решение выполнить пуски прототипа КА-перехватчика.
На базе рамной конструкции двигательной установки в ОКБ-52 был изготовлен прототип КА-перехватчика. Прототип перехватчика «ИС» имел систему управления для ориентации и стабилизации в космическом пространстве и выдачи команд при выполнении маневров, которая была разработана в КБ-1 под руководством главного конструктора А.И.Савина. Эта система размещалась в приборном контейнере вместе с системой охлаждения и источником электропитания. На спутнике также была аппаратура телеметрии, позволявшая контролировать работу всех систем.
80


Глава 3
КА-перехватчик
КА-цель
Обнаружение цели, самонаведение и поражение
i
Сброс
телеметрической информации итраекторныб ; измерения jj jj
Измерение координат и передача команд ^
ч
SZm '
т** Программа
старта
щ **
«В<0
Наземный пункт управления
U
Ракетно-космический
комплекс
Схема средств системы «ИС»
Специалисты-автопилотчики КБ-1 под руководством П.М.Кириллова изготовили летные образцы гироскопической аппаратуры ориентации и стабилизации КА, а специалисты ОКБ-41 - аппаратуру управления.
1 ноября 1963 г. был запущен первый прототип КА-перехватчика («Полет-1»), который полностью отработал программу маневрирования на орбите.
В 1965 г. в разработке систем «ИС» и «УС» произошли серьезные организационные преобразования.
26 августа 1965 г. постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР было решено для систем «ИС» и «УС» в качестве PH использовать «Циклон-2» (11К69) на базе БР Р-36, головной организацией по системам «ИС» и «УС» было определено КБ-1; головной организацией по PH (по доработке БР Р-36) - КБ «Южное», головной организацией по КА систем «ИС» и «УС» ОКБ-52.
Основные усилия специалистов КБ-1 были сосредоточены на разработке бортовой и контрольной аппаратуры КА и большого сложного комплекса наземной аппаратуры управления.
Наземная аппаратура, обеспечивающая автоматизированное управление всеми средствами системы «ИС» и взаимодействующих с ней систем, должна была представлять собой комплекс автоматизированных
радиотехнических, вычислительных и специальных устройств, размещенных на КП. Все процессы расчета, выбор метода перехвата, определение траектории выведения и времени старта, а также другие действия по подготовке и реализации перехвата ИСЗ-цели должны были проводиться на КП.
В соответствии с выбранной схемой перехвата в состав КП должны входить:
- главный командно-вычислительный центр, оборудованный аппаратурой командно-оперативного назначения, вычислительным центром, системой единого времени, средствами передачи данных и оперативнокомандной связи и средствами документирования;
- СОК и ПК интерферометрического типа (центральный и четыре базовых поста).
Для реализации системы «ИС» требовалось проведение большого комплекса исследований и разработок. С этой целью в ОКБ-41 (КБ-1) был создан комплексный тематический отдел под руководством КАВласко- Власова. Головной лабораторией этого отдела в разное время руководили Б.Л.Карелов, О.А.Шерстнев и Л.С.Легезо, тематическую лабораторию по РКК в нем возглавлял Е.М.Сотников. Теоретическое сопровождение темы осуществлял отдел И.Г.Рапопорта, а непосредственно - лаборатория А.М.Аваева. Работы по комплексам КП возглавляли Л.С.Легезо,
81


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
От средств контроля космоса
Траектория ИСЗ Участок /
измерения орбиты
Параметры
движения
КП системы ИС
t старта,
программы
выведения
Балхаш щ I _
Измерения орбиты на втором витке
Обнаружение ИСЗ и измерение орбиты на первом витке
Траектория ИСЗ - второй виток
Необслуживжшая ЭВМ
Схема взаимодействия средств системы «ИС» для измерения параметров орбит
В.Г.Хлибко, В.С.Игнатов, ВАШляпужников, ВАРубцов и Г.Г.Чернобельский. Работами по комплексам технической и стартовой позиций руководили ЛАСмирнов и Е.М.Сотников. Работами по системе управления КА-перехватчика руководил Л АЛебедев.
Заказывающим управлением было 4 ГУ МО, которым в то время руководил легендарный летчик, Герой Советского Союза, генерал-полковник Г.Ф.Байдуков. В его управлении эту тематику вело подразделение, которое возглавлял генерал-лейтенант М.Г.Мымрин.
Комплекс «ИС» представлял собой большую и сложную территориально разнесенную систему, работающую при жестком централизованном управлении в автоматизированном режиме в масштабе реального времени. Его объекты, участвующие в проведении и анализе результатов пусков КА-перехватчиков, были широко разнесены по стране:
- средства контроля космического пространства Иркутск (ОС-1) и Балхаш (ОС-2);
- техническая и стартовая позиции - Байконур;
- КП - Подмосковье, поселок Дуброво, под Ногинском.
СРЕДСТВА ОБНАРУЖЕНИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ ИСЗ
Разработка этих средств (мощных наземных РЛС) была поручена Радиотехническому институту АН СССР (главный конструктор - А.Л.Минц). В дальнейшем эти средства стали основой в создании системы контроля космического пространства.
Для перехвата ИСЗ-цели необходима информация о характеристиках и степени опасности объектов в космическом пространстве. По выбранным для перехвата ИСЗ- целям проводились измерения их орбитальных параметров радиолокационными узлами обнаружения спутников ОС-1 и ОС-2. Результаты измерений передаются в Центр контроля космического пространства, затем, после обработки с данными от других источников информации, - на КП системы «ИС», где производится их ранжирование и определение степени опасности. По «опасному» ИСЗ решается задача перехвата, т.е. определяется точка перехвата, рассчитываются программы выведения PH и полета КА-перехватчика в точку встречи и время старта.
82


Глава 3
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
В утвержденных ТТТ на систему «ИС» войска ПВО сформулировали требования к оперативности действий ракетно-космического комплекса. В частности, старт КА-перехватчика, пристыкованного к PH и хранящегося на транспортно-установочном агрегате, должен производиться через 1 час после получения данных целеуказания. Таких сроков готовности тогда не было ни в одном космическом комплексе мира. Автоматический стартовый комплекс был создан совместными усилиями специалистов КБТМ и КБ-1.
В состав РКК входили: PH; КА; техническая позиция для подготовки КА и PH; стартовая позиция, включающая два открытых стартовых стола и средства обеспечения предстартовой подготовки и пуска.
На 90-й площадке Байконура были построены два стартовых комплекса для запуска КА систем «ИС» и «УС».
В марте 1966 г. под руководством М.К.Янгеля был создан эскизный проект промежуточного варианта носителя - PH «Циклон-2А» (11К67) на базе успешно завершавшей испытания МБР Р-36 (8К67).
27 октября 1967 г. PH «Циклон-2А» вывела на орбиту аппарат «Космос-185», запущенный в интересах отработки конструкции КА-перехватчика системы «ИС».
Созданием РКК «Циклон» был на практике реализован «безлюдный старт», где в период предстартовой подготовки PH и КА управление всем оборудованием ведется дистанционно с КП стартового комплекса.
В соответствии с ТТЗ время старта PH должно быть не хуже ±1 с относительно расчетного времени, что невозможно обеспечить при ручном управлении запуском. Поэтому в системе «ИС» запуск реализуется
Хранилище
топлива
Техническая позиция КА
1
*J }
1
ЭВМ 1
1
‘Пламя” I
i
Р,— я»,- — i
Стартовый бункер
СПД с КП ИС
Схема стартового комплекса системы «ИС»
83


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
Космический аппарат-перехватчик 5В91Т
автоматически, после сигнала «Старт», который выдается пускающим примерно за 6 мин до расчетного времени запуска. После этого происходит «опрос» готовности всех систем к старту, а реальный старт - поджиг двигателей первой ступени PH - производится только тогда, когда время старта, установленное в автомате, совпадет со временем системы единого времени. Таким образом, время реального старта соответствует расчетному с точностью в несколько миллисекунд.
После старта PH и отработки программы выведения PH с КА-перехватчиком на опорную орбиту производится его отделение от PH, и далее КА продолжает автономный полет в соответствии с программой, записанной в бортовой системе управления.
Проводятся уточнения параметров движения КА- перехватчика и ИСЗ-цели и расчеты по уточнению программы наведения КА-перехватчика. Уточненная программа по радиолинии передачи команд передается на борт КА-перехватчика. В результате ее выполнения КА-перехватчик переходит на рабочую орбиту, которая на втором витке приведет его в область встречи с целью.
На заключительном этапе программного наведения скорость перехватчика доводится разгонным двигателем до требуемой для самонаведения скорости сближения с целью (-400 м/с). Включается радиолокационная головка самонаведения, которая обнаруживает и захватывает ИСЗ-цель, КА-перехватчик двигателями управления наводится на цель. При сближении до -750 м подрывается заряд боевой части, поле осколков которой поражает ИСЗ-цель.
КОМАНДНЫЙ ПУНКТ
Требуемая рекордная точность измерения параметров орбиты перехватчика заставила строить станция определения координат и передачи команд по радио- интерферометрическому методу, обеспечивающему на одном проходе измерения параметров орбиты перехватчика с ошибкой не более 1 угловой минуты.
Командно-измерительный пункт был построен в окрестностях Ногинска.
В состав КП вошли:
- главный командно-вычислительный центр, оборудованный аппаратурой командно-оперативного назначения, вычислительным центром, системой единого времени, средствами передачи данных и оперативно-командной связи и средствами документирования;
- СОК и ПК интерферометрического типа (центральный и четыре базовых поста).
Информация на запуск КА-перехватчика передается с КП системы «ИС» на РКК не меньше чем за 60 мин до расчетного времени старта PH. Соответствующее сообщение содержит время старта, программу полета PH и программу управления КА-перехватчиком на первом и втором витках полета.
К 1967 г. основные технические средства системы прошли наземную отработку и были подготовлены к проведению летных испытаний. Были изготовлены практически все основные комплексы и средства, используемые при испытаниях.
С 1968 г. начали проводиться пуски штатных КА.
84


Глава 3
Стартовый комплекс ЦККП—
ГКВЦ
tint
Электро¬
СПД
снабже¬
и
ггс
ние
оке
КОП \
Пульты
управления j-H-j
^ Аппаратура отображения
Каналы СПД
Информация управления и измерения
Система
единого
времени
ТТЛ
Аппаратура
документи¬
рования
Аппара¬
тура
сопря¬
жения
Командно¬
вычислительный
центр
Структура командно-измерительного пункта системы «ИС»
ИСПЫТАНИЯ
24 апреля 1968 г. вышло решение ВПК о начале совместных испытаний комплекса «ИС».
Была создана комиссия по испытаниям под председательством генерал-майора М.Г.Мымрина.
А.И.Савин был назначен ответственным техническим руководителем по системе, техническим руководителем по РКК назначен В.Н.Челомей, по стартовому комплексу - В.Н.Соловьев. Ответственным представителем по PH 11К67 и членом комиссии был назначен Л.Д.Кучма (позже он стал генеральным директором ПО «Южмаш», а затем - президентом Украины).
1 ноября 1968 г. примерно в 8 ч утра по московскому времени перехватчик «Космос-252» вышел в район цели. Захватив цель на автосопровождение, он «прицелился», выстрелил и заставил ее «замолчать», поразив осколками направленной БЧ. Советские специалисты первыми в мировой практике провели такой перехват. Успешный эксперимент
подтвердил правильность выбранных принципов построения системы.
20 мая 1970 г. вышло решение ВПК о проведении государственных испытаний комплекса «ИС» с использованием штатной PH «Циклон-2».
В эксплуатации находились уже все радиолокационные ячейки узлов ОС-1 и ОС-2, командно-измерительный пункт и первая очередь ЦККП, откуда поступало целеуказание. В КБ «Южное» завершилась разработка новой штатной мишени «Лира».
В декабре 1972 г. государственные испытания были завершены, и 13 февраля 1973 г. комплекс «ИС» и вспомогательный мишенный комплекс «Лира» приняты в опытную эксплуатацию.
В состав системы «ИС» вошли: главный командно-вычислительный центр в Ногинске, стартовый комплекс на Байконуре, PH «Циклон-2», КА-перехватчик с радиолокационной головкой самонаведения и осколочной БЧ, КА-мишень «Лира».
Целеуказание обеспечивал Центр контроля космического пространства, получавший информацию от КП РЛК ОС.
85


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
/1.'В.Ъа£ш>о£, Е.Е.Синель тцикок АО «Корпорация «Комета»
ПРОЕКТНЫЕ РЕШЕНИЯ СОЗДАНИЯ КОСМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ РАННЕГО ОБНАРУЖЕНИЯ СТАРТОВ МЕЖКОНТИНЕНТАЛЬНЫХ БАЛЛИСТИЧЕСКИХ РАКЕТ
С момента создания ядерного оружия и средств его доставки к цели - баллистических ракет - встала проблема стратегического сдерживания вероятного противника. Агрессор не должен сомневаться, что в случае нападения он получит адекватный ответ с неприемлемым для него ущербом. Важнейшим условием реализации ответных действий является достоверная и своевременная информация для высшего звена управления о фактах стартов БР с территории агрессора.
Возможность непрерывного контроля ракетоопасных районов Земли из космоса позволяет осуществлять обнаружение ракет на активном участке траектории непосредственно после старта, что обеспечивает важнейшую характеристику СПРН - максимальное время предупреждения о ракетном нападении.
Первые предложения по обнаружению запусков БР из космоса родились в 1961 г. в ОКБ-41 предприятия КБ-1 (А.А.Распленин, А.И.Савин) и ОКБ-52 (В.Н.Челомей). В ОКБ-41 этими работами в тематическом плане руководил С.Ш. Фрадков, а в теоретическом - Ц.Г.Литовченко.
Первые же расчеты светимости факелов двигателей типовых американских ракет «Титан», «Атлас» и «Минитмен» по имевшимся на тот момент простейшим моделям абсолютно черного тела показали возможность их обнаружения по тепловому излучению работающих двигательных установок на дальности нескольких тысяч километров. Это позволило разработать первое техническое задание на бортовую аппаратуру обнаружения для ЦКБ «Геофизика» (главный конструктор - В.А.Хрусталев).
В ЦКБ «Геофизика» к этим работам подключился высококвалифицированный коллектив под руководством ВЛ.Динесмана. Он создал эскизный проект первого теплопеленгатора «Волна», способного обнаруживать излучение факелов ДУ третьей ступени американских межконтинентальных баллистических ракет «Минитмен-1» на дальностях 10000 км. Фундаментальной проблемой являлся тот факт, что излучение фона Земли, получаемое в отдельном элементе теплопеленгатора, превосходило излучение факелов ДУ ракет.
Принцип действия космической системы обнаружения стартов межконтинентальных баллистических ракет
86


Глава 3
Поэтому был сформулирован принцип обнаружения запусков на фоне космоса.
На этой основе в 1962 г. в ОКБ-41 под руководством заместителя главного конструктора
С.Ш.Фрадкова, вокруг которого собрались специалисты (В.В.Синельщиков, В.В.Абрамов и др.), а также теоретической лабораторией (Ц.Г.Литовченко, Ю.П.Яковенко) был разработан первый аванпроект, а в 1965 г. эскизный проект космической системы обнаружения запусков МБР вероятного противника. Спроектированный космический аппарат размещался на круговой приполярной орбите высотой около 3600 км. Он стабилизировался вращением, позволившим реализовать сканирование линейки чувствительных элементов теплопеленгатора. Существенным для этого проекта было то, что чувствительность бортовой сканирующей аппаратуры инфракрасного диапазона соответствовала возможности регистрировать излучение ДУ третьей ступени МБР. Тем самым открывалась возможность не только обнаруживать запуски МБР, но и рассчитать их баллистические траектории, что позволяло определять прогнозные значения координат точки падения головной части БР.
Одной из серьезных проблем создания низкоорбитальной системы обнаружения стартов МБР было то, что для обеспечения непрерывного контроля ракетоопасного района орбитальная группировка должна была содержать очень большое количество спутников (до 50 КА). В тот период времени эксплуатационный ресурс низкоорбитальных космических аппаратов не превышал трех месяцев, что ставило под сомнение возможность формирования и поддержания нужного состава системы. Кроме того, в отсутствие межспутниковой связи не был определен состав наземных КП, осуществляющих управление ОГ и оперативное обнаружение БР в реальном масштабе времени с выдачей информации на КП (ЗКП). В связи с вышеизложенным были активно развернуты исследования по построению системы «УС-К» на основе спутников на высокоэллиптических орбитах.
Использование высокоорбитальных КА позволяло существенно уменьшить число КА в системе. Однако для реализации такого варианта системы необходимо обеспечивать обнаружение стартующих ракет на дальностях до 46000 км.
В1965 г. работы по созданию ракетно-космического комплекса решением правительства были переданы из ОКБ-52 в НПО им. САЛавочкина (Г.Н.Бабакин).
В 1967 г. было принято решение выполнить аванпроект высокоорбитальной системы. Завязалась жаркая дискуссия по вопросу самой возможности обеспечения контроля стартов МБР на дальностях порядка 4000 км. Группа академиков АН СССР выразила
сомнение в возможности решения такой задачи. ЦКБ «Геофизика» (Д.М.Хорол) отказалась от участия в аванпроекте.
В то же время активную поддержку специалистам КБ-1 по высокоорбитальному построению системы высказали НИИ-2 МО РФ (Л.И.Безбородько,
В.Н.Сергеевич), ВНИИ телевидения (П.Ф.Брацлавец) и НИИ прикладной физики (Н.Л.Артемьев, В.Г.Буткевич). В результате в конце 1968 г. ОКБ-41 КБ-1 под руководством А.И.Савина завершило разработку аванпроекта высокоорбитальной системы «УС-К».
Учитывая важность создания системы и осознавая высокие риски в условиях имевшихся неопределенностей, возможностей и путей практической реализации, в аванпроекте предусматривалось создание двух типов бортовой аппаратуры обнаружения (БАО): материалы аванпроекта по сканирующей аппаратуре обнаружения теплопеленгационного типа на основе 100-элементно- го фотоприемного устройства ИК-диапазона разработанного ОКБ-4 КБ-1 и другой вариант аппаратуры - на основе четырех телевизионных камер с видиконами ИК-диапазона, работающих в малокадровом режиме, разрабатывался ВНИИТ. Контроль ракетоносных районов, как и в низкоорбитальной системе, должен осуществляться на фоне космоса. Космические аппараты должны работать в режиме трехосной стабилизации.
В то же время по указанию начальника ОКБ-41
A.И.Савина была создана межведомственная инициативная группа при содействии ВПК при СМ СССР (А.Н.Щукин, В.М.Каретников) под руководством заместителя начальника ОКБ-41 В.М.Шабанова. В ее состав от ВНИИТ входили П.Ф.Брацлавец, Л.А.Атаджанов,
B.И.Суслин, от 2 ЦНИИ МО РФ - Г.М.Левковцев, Л.И.Безбородько, от НИИ ПФ (ныне АО «НПО «Орион») - Н.Л.Артемьев, от ОКБ-41 - В.В.Синельщиков, Л.М.Сверчков, А.И.Доминич. Задачей группы было исследование возможности создания БАО, способной обнаруживать факелы двигательной установки МБР с дальности -40000 км, что позволило бы перейти к высокоорбитальной группировке КА.
Перед группой была поставлена задача в кратчайший срок, не превышающий двух месяцев, организовать доработку имевшейся во ВНИИТ бортовой телевизионной камеры «Кречет», в свое время изготовленной для полета Ю.А.Гагарина, переоснастив ее видиконом инфракрасного диапазона ЛИ-405, изготовленным в НИИ ПФ, и обеспечить ее установку на подготовленный в Байконуре к запуску на высокоэллиптическую орбиту КА «Молния-1». Успешное выполнение этой работы дало прямое подтверждение возможности наблюдения на дальностях -40000 км стартующих ракет и содействовало принятию аванпроекта высокоорбитальной системы Заказчиком.
87


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
Я.&Ъа&пдаё; ККСннеиьи^шса^
АО «Корпорация «Комета»
ПРОЕКТНЫЕ РЕШЕНИЯ ДЛЯ КОСМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ «ОКО» НА ВЫСОКОЭЛЛИПТИЧЕСКИХ ОРБИТАХ И ЗАПУСКИ ЕЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
По инициативе командования войск ПВО в 1965 г. КБ-1 (ОКБ-41) была поручена разработка технических предложений, а впоследствии - эскизного проекта (1968 г.) системы с использованием высокоэллиптических орбит. Космическая система «Око» («УС-К») должна была войти в состав создаваемой в СССР системы предупреждения о ракетном нападении в качестве ее первого эшелона. Предстояло осуществить информационно-логическое взаимодействие в реальном времени двух сложнейших систем: космической системы и системы надгоризонтных радиолокационных станций обнаружения боеголовок запускаемых ракет.
Космическая система должна была обнаруживать все виды стартов заданных типов межконтинентальных баллистических ракет круглосуточно во все времена года в течение многих лет и в момент, максимально приближенный ко времени фактического старта, выдавать с высокой достоверностью такие данные, как время стартов, их координаты, азимуты стрельбы и количество стартовавших ракет. В состав системы, по исходному замыслу, должны были входить группировка КА, наземный командный пункт управления, средства подготовки и вывода КА на орбиту и средства обмена информацией с потребителями (КП (ЗКП) СПРН).
Обнаружение стартующих МБР и определение параметров их траекторий предполагалось осуществлять по результатам наблюдения излучения факела ДУ ракеты на активном участке траектории ее полета в инфракрасном диапазоне оптического спектра с помощью бортовой аппаратуры обнаружения, размещаемой на КА. Поступающая с КА информация должна была обрабатываться на наземном КП для формирования типовых сообщений, которые по каналам системы передачи данных должны передаваться КП (ЗКП) СПРН. При этом интервал времени от момента фактического старта МБР до выдачи информации на КП СПРН должен составлять единицы минут.
Тематическое ведение работ обеспечивала лаборатория, возглавляемая С.Ш.Фрадковым, теоретическое ведение осуществляла лаборатория Ц.Г.Литовченко. Для уменьшения количества КА космической системы обнаружения стартов БР ее разработчики нашли решения построения этой системы на высоких эллип¬
тических и стационарных орбитах. Для таких орбитальных позиций рабочие дальности до целей превышали 40000 км. Поэтому пришлось пройти сложный и тяжелый путь теоретических и экспериментальных исследований, поиска технических решений, конструкторской, технологической проработки и материализации идей и замыслов в реальные образцы аппаратуры, алгоритмов и программ, обеспечивающих необходимые тактико-технические характеристики системы.
Первый этап научных исследований заключался в изучении фоновой и целевой обстановки, поиске и проектировании высокочувствительных фотоприемных устройств, способных в условиях космоса обнаруживать сигналы стартующих ракет, разработке алгоритмов, позволяющих из большого потока информации выделять полезные сигналы на фоне помех.
По решению Комиссии по военно-промышленным вопросам при Совете Министров СССР в 1970 г. был создан Межведомственный научно-технический координационный совет по изучению фонов и факелов. Председателем совета был назначен член- корр. АН СССР М.М.Мирошников - директор ГОИ им.
С.И.Вавилова.
Кроме того, в короткие сроки в Сосновом Бору под Ленинградом был создан комплексный моделирующий стенд, в котором в условиях, имитирующих космические, могли проходить светотехнические испытания различные типы БАО (позднее - Научно-исследовательский институт комплексных испытаний оптикоэлектронных приборов).
Начались широкомасштабные натурные наземные, самолетные, аэростатные и космические (в т.ч. с участием космонавтов) измерения ФЦО.
Ввиду важности решения задач первого эшелона системы предупреждения о ракетном нападении для системы «Око» по результатам эскизного проекта разрабатывались два типа бортовой оптико-электронной аппаратуры обнаружения, инфракрасного диапазона, отличающейся методом фотопреобразования: дифференциальный (сканирующая матрица фотоприемников) и интегральный (неподвижная в фокальной плоскости матрица фотоприемников).
Аппаратура, созданная на основе первого метода, получила название БАО теплопеленгационного типа, второго - БАО телевизионного типа. К работам по этой проблеме были привлечены почти все подразделения ОКБ-41 и кооперации предприятий смежников. Дело в том, что БАО и ее характеристики являлись ключевыми элементами в предполагаемой космической системе, в определяющей мере влияющими на ее облик и тактико-технические характеристики.
Одновременно с решением проблем обеспечения требуемой чувствительности бортовой аппаратуры об¬
88


Глава 3
Орбитальная группировка космического эшелона системы предупреждения о ракетном нападении
наружения в эскизном проекте высокоорбитальной системы разрабатывались вопросы системотехнического построения всех средств, которые должны были выполнять требования по качеству обнаружения в их комплексном взаимодействии. Отработка основных формулировок требований тактико-технического задания как одного из результатов ЭП происходила в тесном взаимодействии с заказывающим управлением Министерства обороны под руководством М.И.Ненашева и специалистами 2 ЦНИИ МО РФ - Ю.И.Любимовым, Л.И.Безбородко, Г.МЛевковцевым, В.Н.Сергеевичем. Были выработаны технические решения по построению информационного тракта «борт - Земля», обеспечивающие необходимые требования по качеству обнаружения: вероятности правильного и ложного
обнаружения одиночных и групповых целей, накрытию районов мест запуска БР, помехозащищенности, точности определения параметров траекторий БР и параметров готовности средств системы. Методология обоснования этих технических решений была разработана Ц.Г.Литовченко, С.Ш.Фрадковым, В.В.Синельщиковым,
В.В.Абрамовым, Г.А.Петровой, Ю.П.Яковенко, С.Г.Тот- маковым с участием специалистов 2 ЦНИИ МО РФ. На основании рассмотрения результатов ЭП по созданию космической системы раннего обнаружения стартов БР с орбитальной группировкой КА, расположенных на высокоэллиптических орбитах, в Министерстве обороны СССР 5 августа 1969 г. были утверждены тактико-технические требования на создаваемую систему. Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР
89


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
от 29 сентября 1969 г. была определена головная роль (ОКБ-41, далее ЦНИИ «Комета») и кооперация пред- приятий-смежников.
Начались работы по созданию высокоорбитальной системы («УС-К»), в дальнейшем получившей наименование «Око».
В целях получения экспериментальных данных и оценки реальных возможностей обнаружения стартующих ракет с высокоорбитальных КА аппаратурой обнаружения телевизионного и теплопеленгационного типов по инициативе А.И.Савина и Г.Н.Бабакина, поддержанной Военно-научным комитетом комиссии по военно-промышленным вопросам при Совете Министров СССР, было принято решение, не снижая темпов создания средств высокоорбитальной системы, в соответствии с ЭП, провести ряд натурных экспериментов, т.е. экспериментально доказать правильность предложенных технических решений по применению высокоорбитальной группировки КА для задач обнаружения стартов БР. В 1971 г. Комиссия по военно-промышленным вопросам при Совете Министров СССР приняла решение, разрешающее разработку нескольких экспериментальных КА и проведение экспериментальных пусков КА, оснащенных БАО ТВ- и ТП-типов, для проверки реальной возможности обнаружения стартов МБР с апогейного участка полусуточной высокоэллиптической орбиты типа «Молния». Непосредственное руководство работами по экспериментальному этапу создания системы осуществляли А.И.Савин, Г.Н.Бабакин, В.Г.Хлибко и Б.А.Васченок.
Организация работ по созданию экспериментального КА была поручена заместителю главного конструктора НПО им. САЛавочкина А.Г.Чеснокову. С группой энтузиастов (А.И.Кацнер, Ю.И.Ипатов,
С.Д.Куликов, Ю.В.Рыбачук при участии от КБ-1
A.М.Пильщикова, В.Б.Фролова, В.И.Страмнова,
B.А.Обухова, В.П.Малохатько) практически за полтора года удалось разработать и изготовить первый экспериментальный КА.
В сентябре 1972 г. с космодрома Плесецк был запущен первый экспериментальный спутник «Космос-520». Эту дату можно считать днем рождения системы обнаружения стартов МБР первого поколения. На борту КА кроме аппаратуры управления и передачи информации были установлены два варианта экспериментальной БАО ТВ- и ТП-типов.
На апогейном участке высокоэллиптической орбиты КА с трехосной ориентацией отслеживал заданный район земной поверхности, с которого могли стартовать БР или PH. В ходе эксперимента БАО ТВ-типа был уверенно зафиксирован сигнал от факела ДУ стартовавшей отечественной ракеты 8К78 с космодрома Плесецк.
В августе 1973 г. главным конструктором системы был назначен В.Г.Хлибко. В ноябре 1973 г. был подготовлен и произведен запуск на высокоэллиптическую орбиту второго экспериментального КА, который обнаружил старты нескольких отечественных ракет-носителей и БР одновременно двумя типами БАО. Результаты вселили в разработчиков и Заказчика уверенность в том, что создание космической системы находится на правильном пути. Разработчики-испытатели активно набирали статистику по наблюдению различных фоновых условий, звезд и целей с помощью БАО обоих типов. Получив данные по фоноцелевым характеристикам с двух КА, разработчики бортовой аппаратуры создали математические и аналого-цифровые имитационные модели, на которых отрабатывались необходимые характеристики бортовых средств обнаружения. К запуску третьего КА были подготовлены БАО ТП- и ТВ-типов с улучшенными характеристиками.
В июне 1974 г. был запущен на высокоэллиптическую орбиту третий, доработанный, экспериментальный КА «Космос-665». Результаты экспериментов с доработанной БАО были еще более значительными. Так, 24 декабря 1974 г. с помощью БАО ТВ-типа был впервые обнаружен реальный старт МБР «Минитмен-1» и произведено сопровождение всего активного участка траектории ее полета.
Принципиальной особенностью системы «Око» явилась технология создания единого информационного тракта в составе БАО и наземных средств обработки информации.
Процесс обнаружения стартов БР должен иметь высокие характеристики достоверности, измеряемые вероятностью правильного обнаружения стартов БР, близкие к единице при частоте ложного обнаружения одна ложная тревога в несколько лет.
Столь высокие требования на больших дальностях наблюдения было практически невозможно реализовать чисто физическим путем, т.е. только методами спектральной фильтрации с одновременным повышением пороговой чувствительности ИКфотоприемников, поскольку последняя усилиями научных и промышленных организаций страны была доведена до предельно достижимого уровня. Это обстоятельство потребовало от коллектива ученых и инженеров ЦНИИ «Комета» решить проблему селекции сигналов от БР не за счет дальнейшего совершенствования бортовой аппаратуры, а средствами информатики, т.е. за счет создания комплекса программно-алгоритмического распознавания образов движущихся БР.
Названная проблема решалась на уровне как теоретических исследований, моделирования, вычислительных и космических экспериментов, так и в ходе накопления статистики в процессе испытаний и многолетней экс¬
90


Глава 3
плуатации системы. Основные ее этапы следующие. Созданы методы фильтрации нестационарных случайных полей в рекурсивной и нерекурсивной формах. На этой основе построены алгоритмы последовательных процедур обнаружения движущихся одиночных и групповых целей в реальном времени, использующие рекуррентное вычисление отношения правдоподобия. Алгоритмы реализованы в виде математического обеспечения космической системы раннего обнаружения стартов БР и в настоящее время находятся в постоянной эксплуатации.
Созданы методы устранения последствий «смазов» случайных полей излучения, регистрируемых фотоприемной аппаратурой, установленной на КА. Методы используют статистическое сглаживание - интерполяцию дискретно поступающих измерений от датчиков ориентации КА. В отличие от известных способов интерполяции, заранее заданными функциями разработчиками ЦНИИ «Комета» были созданы оригинальные методы интерполяции, которые используют результаты математического моделирования колебаний КА между узлами интерполяции в реальном масштабе времени. Этим достигается высокая точность (единицы угловых секунд при ошибках измерений единицы угловых минут) стабилизации поля излучения.
Для отработки образцов специализированных вычислителей, воспроизводящих вышеназванные алгоритмы, были созданы стенды для проведения вычислительных экспериментов с полученной из космоса информацией о полях излучений. Существенным результатом этих экспериментов явилось установление того факта, что поле излучения распадается на временное и пространственное ядро, а последнее - иногда и на координатные ядра, соответствующие строкам и столбцам развертки изображения. Это обстоятельство было эффективно использовано как для сокращения операций вычислительных алгоритмов, так и для существенного упрощения аппаратуры спецвычислителей.
В процессе эксплуатации системы и проведения целенаправленной работы по снижению интенсивности потока ложных тревог было осуществлено статистическое исследование поля излучения с автоматической обработкой огромного числа результатов элементарных измерений. Оно показало, что гистограммы амплитуд на «хвостах» распределения существенно отличаются от нормального закона и приближаются к закону распределения Коши, который имеет значительно большую вероятность больших (аномальных) отклонений, нежели нормальный. Выявление факта, что большие отклонения случайных значений поля излучения Земли и атмосферы значительно более вероятны, чем предсказываемые нормальной статистикой, является фундаментальным результатом большого научного значения. Из него следует, что математические условия сходимости центральной предельной теоремы не обеспечиваются и, следовательно, существуют конкретные причины нарушения этих условий. Целенаправленный поиск и устранение этих причин позволил существенно уменьшить интенсивность потока ложных обнаружений. Так, были ослаблены вредные последствия таких аномальных астробал- листических ситуаций, как блики отражений от водных поверхностей и облачного покрова, случайные флюктуации малоразмерных (точечных) объектов в периоды повышенной магнитной активности околоземного пространства др.
Как было указано выше, это направление работ не имело прецедентов. Вся научная методология и испытательные работы создавались практически с нуля. Основные результаты были получены сравнительно небольшим коллективом под руководством
С.Г.Тотмакова. Значительный вклад в эти работы внесли ВАГапон, А.М.Шеленков, Ю.Н.Любин, А.В.Мотов,
С.С.Дубакин, С.П.Каржавин и др.
91


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
АММамисоЯ
АО «ВПК «НПО машиностроения»
СИСТЕМА ТЕЛЕВИЗИОННОЙ ГЛОБАЛЬНОЙ РАЗВЕДКИ ТГР
ПРЕДПОСЫЛКИ РАЗРАБОТКИ
В начале 1960-х гг., в разгар холодной войны между США и СССР, в обеих странах были созданы первые космические аппараты для ведения космической разведки военных объектов и войск на территории противника. Эти КА оснащались вначале только фотографической аппаратурой, имевшей как ряд серьезных оптических ограничений (метеоусловия, освещенность, контрастность, разрешающая способность и др.), так и технологические ограничения, связанные, в первую очередь, с применением фотопленки. Длительное время, необходимое для выхода КА в заданный район, экспонирование заряженного длиннометражного рулона фотопленки в фотоаппарате, время на подготовку и спуск КА или капсулы с фотопленкой в заданный район, поиск или подхват капсулы в атмосфере, доставка фотопленки и ее химическая отработка в специальных центрах - все это приводило к значительному устареванию получаемой информации. Затраты времени от заявки до получения информации варьировались от нескольких суток до нескольких часов в лучшем случае.
Напряженность во взаимоотношениях стран НАТО и Варшавского договора резко возросла в связи с принятием в США широкой программы дальнейшего развития стратегических сил ядерной триады: это постановка на дежурство сотен МБР «Минитмен», создание и ввод в состав флота ПЛАРБ нового поколения, а также поддержание в постоянной боеготовности стратегической авиации (до 30 % самолетов с ядерным оружием круглосуточного барражировали у границ Советского Союза).
Для обеспечения своевременного реагирования на эти действия необходимо было оперативно (от нескольких часов до нескольких минут по отдельным объектам) получать информацию о развертывании и состоянии боеготовности этих сил. Не исключалась также необходимость космической оперативной разведки о состоянии и признаках развертывания сухопутных сил по линии разграничения войск НАТО и стран Варшавского договора. В среде специалистов даже прижилась аббревиатура КСОН - космическая система оперативного наблюдения.
РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ТГР
Острота вопроса оперативного контроля национальными средствами стратегически важных объектов вероятного противника с целью выявления признаков подготовки к нападению и нанесению ядерного удара была такова, что ОКБ-52 (ныне АО «ВПК «НПО машиностроения») Генерального конструктора В.Н.Челомея Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 4 сентября 1963 г. было поручено создание в течение 5-7 лет системы телевизионной глобальной разведки.
В сентябре 1965 г. организациями пяти министерств при головной роли ОКБ-52 был разработан аванпроект космической системы ТГР. Была организована кооперация соисполнителей:
- НИИ-380 (ныне АО «НИИ телевидения») по телевизионной системе обзорного и детального наблюдения;
- ГОИ им. С.И.Вавилова и ЦКБ КМЗ (ныне НТЦ ПАО «Красногорский завод им. САЗверева») по оптико-механическому устройству ОМУ (линзовый объектив «Фо- тон-4» и зеркально-линзовый объектив «Комета-11»);
- КБ-1 (ААРасплетин) и НИИ-648 (А.С.Мнацаканян) по комплексу бортовой и наземной аппаратуры управления, приема и обработки информации;
- ряд других организаций по бортовому комплексу обеспечивающих систем.
В соответствии с ТЗ на аванпроект объектами наблюдения для телевизионной глобальной разведки являются ракетные базы МБР, авиационные базы стратегической авиации, группы кораблей ВМС и отдельные корабли и транспорты в базах и море, общевойсковые группировки, силы и боевые средства Сухопутных войск, крупные порты, железнодорожные и транспортные узлы.
По проекту в системе ТГР предлагалось применение четырех КА, имеющих круговую орбиту высотой Н = 320 ± 20 км с наклонением i = 96-97 0 (рассматривались и другие высоты орбит и наклонения). КА располагались на орбите на равных геоцентрических расстояниях между ними. При выбранных углах наклонения и высоте орбиты прецессия орбиты происходит со скоростью, равной угловой скорости вращения Земли в годовом движении вокруг Солнца, что должно обеспечивать стабильную съемку объектов на рабочей («светлой») части витка.
Для выведения на орбиту использовалась двухступенчатая PH УР-500, вес полезной нагрузки -10 т. Аппаратурный состав и структурная схема системы состояли из бортовых средств разведки на каждом КА системы, а также наземного комплекса, состоящего из трех пунктов приема и обработки информации с линиями связи, соединяющими каждый из них с Центром сбора и обработки информации.
92


Глава 3
Схема работы системы ТГР
Принятая структурная схема основного (совмещенного) варианта системы ТГР обеспечивала работу как по наземным, так и по морским целям. В состав бортового комплекса разведки входили аппаратура телевизионной съемки наземных целей, аппаратура телевизионной съемки морских целей, радиотехническая аппаратура поиска морских целей, аппаратура консервации телевизионного сигнала (высокоскоростные видеомагнитофоны), радиолиния передачи информации на ППОИ. В состав каждого ППОИ входили антенные системы приема информации, приемная аппаратура радиолинии передачи информации, аппаратура регистрации и воспроизведения телевизионного изображения, аппаратура обработки и дешифрирования информации, аппаратура передачи данных по линиям связи.
В проекте для дальнейшей проработки были приняты два варианта крупномасштабной телевизионной аппаратуры для съемки целей на суше и один вариант мелкомасштабной аппаратуры для съемки морских целей:
- крупномасштабный вариант на электровакуумной трубке видикон с
«ОМУ и зеркально-линзовым объективом «Комета-11» с фокусным расстоянием { = 6,5 м и линейным разрешением на местности 1,5-2,5 м;
.- крупномасштабный вариант на ЭВ трубке видикон с ОМУ и линзовым объ- , , ективом «Фотон-4» с { = 4,5 м и линей¬
ным разрешением на местности 3,5-4 м;
- мелкомасштабный вариант с лин- ш зовым объективом «Марс» с { = 1,6 м
и линейным разрешением на местности 5-10 м.
Полоса обзора телевизионной аппаратуры - 750 км. Полоса захвата на местности крупномасштабной телевизионной аппаратуры - 30-32 км. Полоса захвата мелкомасштабной телевизионной аппаратуры - 2 х 200 км. Перенацеливание аппаратуры осуществляется ОМУ с использованием поворотных плоских зеркал.
В материалах аванпроекта была показана реальная возможность перехода к этапу ОКР с мелкомасштабной телевизионной аппаратурой. В отношении крупномасштабной телевизионной аппаратуры были определены и предложены пути проведения исследований и экспериментов с дальнейшим переходом к этапу НИОКР.
После аванпроекта, выполненного ОКБ-52, и пересмотра тематики ОКБ-52, тема ТГР была передана двум организациям - МКБ «Стрела» (А.И.Савин) и КБ «Южное» (В.М.Ковтуненко), - где она тихо сошла на нет вследствие неурядицы в организации разработки. Закрытие дальнейших работ по системе ТГР не позволило реализовать имевшуюся в те годы возможность создания спутников оперативной космической разведки, что задержало появление таких космических аппаратов в стране на 10-15 лет. Более того, система ТГР была задумана именно как система, которая должна была иметь развитый космический и наземный сегменты, способные оперативно управлять спутниками системы, принимать, обрабатывать и своевременно доставлять информацию потребителю. Надо признать, что ни в советское время, ни тем более в настоящее,
93


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
Космический аппарат ТГР с фотообъективом «Комета-11»:
1 - антенна радиотехнической разведки; 5 - объектив «Комета-11»:
2 - обтекатель; 6 - датчик ИКВ;
3 - морская телевизионная спецаппаратура; объектив «Марс»; 7 - антенна РЛПИ;
4 - телевизионная аппаратура; 8 - антенна БРТЧ
Космический аппарат ТГР с фотообъективом «Фотон-4»:
1 - обтекатель;
2 - приборный контейнер;
3 - телевизионная спецаппаратура;
4 - топливные баки;
5 - бортовой комплекс системы управления;
6-датчик ИКВ;
7 - антенна БРТЧ;
8 - объектив «Фотон-4»;
9 - антенна РЛПИ
подобной оперативной многоспутниковой разведывательной системы так и не было создано. И все-таки огромная работа была проделана не зря, она позволила резко развить технику.
Рассчитанные в ходе работ по системе ТГР длиннофокусные зеркально-линзовые объективы были
использованы в дальнейшем в космической системе «Алмаз» при создании уникального космического фотоаппарата «Агат-1», а материалы по телевизионной аппаратуре - при создании телевизионной системы «Лидер» с оптико-механической системой «Изумруд» для автоматической орбитальной станции «Алмаз-Т».
94


Глава 3
С.С.Каёемш, /ТЛ.Кмиакхиаё, ШНа&испб
ГП «КБ «Южное» им. М.К.Янгеля» ГП «ПО «Южный машиностроительный завод» им. А.М.Макарова»
РАЗВИТИЕ АВТОМАТИЧЕСКИХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ КБ «ЮЖНОЕ» И ПО «ЮМЗ»
КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ ПОИСКОВОГО ЭТАПА РАБОТ
Широкомасштабное исследование космического пространства, начатое в 1960-е гг., являлось следствием опережающего развития боевой ракетной техники стратегического назначения, на основе которой были созданы первые ракеты-носители, открывшие перспективы и для создания космических летательных аппаратов различного назначения. К этому времени многие академические институты страны в научном плане были в значительной мере подготовлены к постановке и проведению экспериментальных и прикладных исследований в космосе.
В то время военно-политическая обстановка в мире диктовала необходимость создания и использования космических средств в интересах обороны. Конструкторское бюро «Южное», как одно из головных предприятий страны по созданию боевых ракетных комплексов стратегического назначения, опирающееся на разветвленную кооперацию организаций различных отраслей науки и промышленности, а также на мощную экспериментально-производственную базу Южного машиностроительного завода, оказалось в положении лидера, способного использовать накопленный потенциал не только в направлении создания PH, но и разработки космических аппаратов.
Первым опытом КБ «Южное» было создание и запуск 16 марта 1962 г. КА ДС-2, положившего начало реализации долгосрочной комплексной программе космических исследований «Космос». В ходе орбитального полета КА «Космос-1»не только подтверждена правильность технических решений, принятых при создании аппарата, но и исследовано прохождение радиоволн в верхних слоях атмосферы с помощью четырехчастотного радиопередатчика «Маяк», результатом которых явилось обнаружение наличия и определение спектра крупномасштабных неоднородных образований в ионосфере и углов рефракции радиоволн.
Создание ракеты-носителя легкого класса 63С1 на основе стратегической баллистической ракеты Р-12 и первых космических аппаратов, запускаемых с ее помощью, обеспечило КБ «Южное», ставшему вторым в стране разработчиком космических ракет и КА, приоритетные позиции в области космического направления работ. На первом этапе (1962-1965 гг.) характер разработки КА еще не принял схемы системного подхода к их созданию, и этот этап может быть квалифицирован как период создания уникальных космических аппаратов единичного применения для решения узкоспециализированных задач в космосе.
Важнейшей задачей, решаемой одновременно с работами по созданию носителя 63С1 и космических аппаратов, было определение (первоначально в теоретическом плане) потенциальных областей эффективного применения космической техники и формирование плана проведения проектно-конструкторских и экспериментальных работ в натурных условиях, направленных на подтверждение расчетов, выработку заключений о возможности создания эксплуатационных космических систем и требований к ним.
К концу 1960 г. задел проектных и конструкторских проработок оказался достаточным для того, чтобы приступить и к формированию специализированных подразделений: отдела под руководством


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
Президент АН СССР М.В.Келдыш знакомится с производством спутников на Южном машиностроительном заводе
Ю.А.Сметанина (проектного), с января 1962 г. - отдела под руководством В.И.Данельского (комплексной электрической увязки спутника), отдела под руководством Н.А.Жарикова (разработка конструкторской документации).
30 октября 1965 г. приказом Министерства общего машиностроения в составе ОКБ-586 организовано КБ по разработке космических аппаратов - КБ-3. Начальником и главным конструктором КБ-3 назначен
В.М.Ковтуненко. Специалисты ОКБ-586 столкнулись с тем, что требования к ракетной технике существенно отличаются от требований к космическим аппаратам. Это является результатом таких факторов, как длительное воздействие вакуума и радиации, невесомость, циклические тепловые и световые потоки, продолжительные сроки активного существования в автоматическом режиме, сопряжение разнородного аппаратурного комплекса, взаимодействие с наземными пунктами и центрами управления и контроля, приема и обработки целевой информации. Большую помощь на начальном этапе разработки оказали коллективы ОКБ-1 и НИИ-88, которые ознакомили с методиками, расчетами, документацией и производством космической техники сотрудников ОКБ-586. Немало полезного родилось и в совместных работах со специалистами заказывающих управлений, научных центров (прежде всего НИИ-4) и полигона Капустин Яр (4 ГЦП) Министерства обороны, учреждений и институтов Академии наук СССР. Вся разработка проходила в тесном сотрудничестве с заводом № 586, где в 1963 г. было организовано специальное космическое производство № 7 с механическим, приборным, сборочно-испытательным цехами во главе с B.C.Соколовым.
Одновременно при организационной поддержке Комиссии Совета Министров СССР по военно-промышленным вопросам и Государственного комитета СССР по оборонной технике налаживались связи и склады¬
М.К.Янгель В.М.Ковтуненко
валась кооперация смежных организаций. Совместными усилиями Академии наук и Министерства обороны СССР была подготовлена и окончательно утверждена в августе 1960 г. программа первой очереди пусков ракеты-носителя 63С1. В программу вошли задания на разработку и запуск космических аппаратов ДС-А1, ДС-П1, ДС-К8, на которых наряду с решением исследовательских задач ставились и военно-прикладные эксперименты. Первая очередь пусков ракеты-носителя 63С1 предусматривала также выведение на орбиту исследовательских аппаратов 1МС, 2МС разработки ОКБ-1.
Уже к декабрю 1961 г. была выпущена проектная документация на аппараты ДС-А1, ДС-П1, ДС-К8. В июне 1962 г. был выведен на орбиту первый аппарат ДС-П1, а в феврале 1963 г. пуски ракеты-носителя 63С1 первой очереди были завершены.
В программу второй очереди пусков ракеты-носителя 63С1, утвержденную в июле 1962 г., кроме уже известных аппаратов ДС-А1 и ДС-П1 вошли вновь разработанные исследовательские космические аппараты ДС-МТ и ДС-МГ, а также космический аппарат «Омега-1», созданный специалистами Всесоюзного научно- исследовательского института электромеханики для отработки электромаховичной системы ориентации. Предусмотрен повторный запуск космического аппарата ДС-2 для отработки запуска из новой шахтной стартовой позиции ракеты-носителя 63С1. Первый пуск носителя 63С1 второй очереди состоялся в мае 1963 г., последний - в июле 1965 г.
Поисковый этап работ по космической тематике завершился запуском малого космического аппарата оптической комплектации ДС-МО в марте 1967 г. В общей сложности осуществлено 15 успешных запусков космических аппаратов восьми типов.
Космические аппараты ДС-1, ДС-А1, ДС-К8, ДС-П1, ДС-МГ, ДС-МТ выполнены с максимально возможным
96


Глава 3
использованием общей конструктивной и аппаратурной схем. Герметичный корпус космического аппарата состоял из двух полусферических днищ и цилиндрической проставки диаметром 800 мм. Внутри корпуса, заполненного азотом, расположены фермы, на которых размещены блоки химических батарей, радиотехнический комплекс, аппаратура управления и электронные блоки исследовательской аппаратуры. Датчики исследовательской аппаратуры устанавливались на цилиндрической части корпуса и верхнем днище.
Бортовая обеспечивающая аппаратура космического аппарата комплектовалась, как правило, из серийно изготавливаемых приборов и оборудования ракетной техники. Базовыми элементами аппаратурного комплекса КА стали аппаратура командной радиолинии БКРЛ-Э разработки НИИ-648, радиотелеметрическая система «Трал-МСД» и система радиоконтроля орбиты «Рубин-1Д» разработки ОКБ Московского энергетического института, химические источники питания разработки Всесоюзного научно-исследовательского института источников тока.
Система терморегулирования построена на основе использования двух вентиляторов, блока управления с температурными датчиками и радиационной поверхности. На аппаратах «ДС-МТ» и «ДС-МГ» применен выносной теплообменник с радиационной поверхностью. Антенно-фидерные устройства космических аппаратов содержат четыре штыревые, пять ленточных и одну щелевую антенны.
Длина цилиндрической части корпуса не является постоянной и меняется от аппарата к аппарату в зависимости от состава и габаритов электронных блоков исследовательской аппаратуры. Так, корпус космического аппарата ДС-2 собран без использования цилиндрической проставки.
Все аппараты поискового этапа разработаны без использования системы ориентации в пространстве. Исключение составляет аппарат «ДС-МО» («Космическая стрела»), на котором впервые в мировой практике была применена аэрогироскопическая система ориентации космического аппарата. Характерной деталью внешнего вида аппарата является выдвижная юбка аэростабилизатора.
На аппарате ДС-П1 была впервые в практике ОКБ 586 применена солнечная энергоустановка. Батарея фотопреобразователей выполнена в форме додекаэдра, жестко связанного с герметичным контейнером.
Масса первых аппаратов находилась в пределах от 47 (ДС-2) до 321 кг (ДС-МО), масса исследовательской аппаратуры - от 4,5 кг до 44 кг. Срок активного существования космического аппарата на орбите (за исключением аппарата ДС-П1) опреде¬
лялся возможностью химических источников питания и составлял 10-15 сут. Управление функционированием космического аппарата и прием научной информации осуществлялись средствами наземного командно-измерительного комплекса Министерства обороны СССР.
МАЛЫЕ УНИФИЦИРОВАННЫЕ АППАРАТЫ
Положительные результаты первых работ, подтвердившие перспективность дистанционных методов решения научных и прикладных задач, стимулировали поток заявок научных организаций на создание новых космических аппаратов и оснащение их аппаратурой различного целевого назначения. Анализ полученных заявок показал, что за многими предложениями стоят перспективы развития их в крупные самостоятельные направления разработок космических аппаратов, одновременный охват которых одному предприятию был не по силам.
Было принято решение о передаче ряда тем вместе с разработанной в ОКБ-586 проектной документацией другим предприятиям: Всесоюзному научно-исследовательскому институту электромеханики - по метеорологическому спутнику «Метеор» (апрель 1962 г.), ОКБ-10 - по ракете-носителю 65СЗ и связным спутникам «Пчела» и «Стрела» (август 1962 г.), филиалу № 3 Центрального конструкторского бюро энергетического машиностроения - по спутникам фоторазведки «Янтарь-1» и «Янтарь-2» (июнь 1967 г.). Эти предприятия и сейчас успешно работают над дальнейшим развитием тематических направлений, зародившихся в ОКБ-586. Но и оставшийся объем заказов был настолько обширен, что его выполнение возможно было при условии принятия радикальных мер по снижению времени и стоимости разработки и изготовления космических аппаратов.
Анализ совокупности целевых задач исследования космического пространства, сформированных уже в первых программах фундаментальных и прикладных исследований, показал, что практика разработки одиночных КА под ту или иную задачу уже не может лежать в основе реализации космических программ. Прежде всего, это было дорого, но главное-невозмож- но было в сжатые сроки организовать производство необходимого количества разрозненных типов космических аппаратов. Нужно было искать новые пути подхода к созданию КА. Впервые в мировой практике КБ «Южное» выдвинуло принципы унификации платформ КА как основы для оснащения их комплексами исследовательской аппаратуры. Наряду с ускорением
97


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
КА ДС-1 (открытого названия не имели). Назначение аппарата: отработка ракеты-носителя 63С1, стартового комплекса «Маяк-2», измерение перегрузок, исследование космических лучей
КА ДС-2 («Космос-1»), Назначение аппарата: отработка ракеты-носителя 63С1, исследование прохождения радиоволн в верхних слоях атмосферы
КАДС-А1 («Космос-11, -17, -57, -70»), Назначение аппарата: изучение уровня естественного фона в околоземном космическом пространстве. Первый из серии спутников, на которых были поставлены и решены задачи обнаружения и определения мощности и района высотных ядерных взрывов.
Время активного существования - 8 сут.
КА ДС-МО («Космос-149», «Космос-320»), Назначение аппарата: проведение исследований пространственно- временных вариаций радиационного баланса Земли и ее атмосферы в видимой, ближней ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра
КА ДС-МГ («Космос-26» и «Космос-49»), Назначение аппарата: проведение глобальной съемки магнитного поля Земли. Время активного существования - 12 сут. Ракета-носитель - 63С1. Полигон Капустин Яр
КАДС-П1 («Космос-6», «Космос-19», «Космос-25»), Назначение аппарата: отработка методик и аппаратных средств решения задач юстировки, контроля точности и определения потенциала радиолокационных станций ПВО и ПРО
КА ДС-МТ («Космос-31», «Космос-51»), Назначение аппарата: решение задач по исследованию зимних метеорных потоков и влияния метеорных частиц на поверхность космических аппаратов
КА ДС-К8 («Космос-8»), Назначение аппарата: экспериментальная отработка методов и средств измерений параметров сигналов радиолокационных средств
98


Глава 3
разработки КА это решило проблему организации их серийного производства на Южмаше. В свою очередь, такой подход дал возможность Академии наук СССР развернуть широкий фронт научных исследований.
В результате обобщения опыта проектирования, изготовления и эксплуатации космических аппаратов был выбран основной принцип унификации независимость комплекса обеспечивающих систем, конструкции аппарата и схемы управления бортовой аппаратурой от конкретной решаемой научной задачи. Это дало возможность организовать серийное производство космических аппаратов и комплектующих элементов, обеспечив тем самым фронт научных исследований в околоземном космическом пространстве.
Было очевидно, что в связи с многообразием исследовательских задач и различиями требований к проведению экспериментов создать один тип унифицированного космического аппарата, на котором можно было бы решать любую научную задачу, невозможно. Ряд исследований, не требующих длительного цикла экспериментов в космосе, целесообразно было проводить на космических аппаратах с химическими источниками тока. Для исследований, требующих значительного срока активного существования аппарата, целесообразно применение солнечной энергоустанов¬
ки на основе батареи фотопреобразователей. Ряд научно-исследовательских задач требовал ориентации космического аппарата на Солнце.
В итоге было принято решение о создании трех модификаций унифицированной спутниковой платформы: неориентированной в пространстве с химическими источниками энергии (ДС-У1), неориентированной с солнечными батареями (ДС-У2) и ориентированной на Солнце (ДС-УЗ). Эскизный проект унифицированных космических аппаратов был разработан в 1963 г. и успешно защищен перед экспертной комиссией во главе с президентом АН СССР М.В.Келдышем.
Всего в серии унифицированных космических аппаратов в 1963-1976 гг. было разработано, изготовлено и выведено на орбиту 49 космических аппаратов более 30 наименований. Многие из этих аппаратов с целью расширения их функциональных возможностей были дополнительно оснащены устройствами и системами успокоения космического аппарата, закрутки его вокруг продольной оси или ориентации по вектору напряженности магнитного поля Земли.
Малые унифицированные спутниковые платформы стали инструментальной основой для организации международного сотрудничества в области исследования космического пространства по программе «Интеркосмос». На их основе было создано и запущено 16 КА по этой программе.
КА ДС-У1 -Г («Космос-108» «Космос-196»). Назначение аппарата: получение уточненных результатов по исследованию атмосферы Земли
КАДС-У1-А («Космос-215»), Назначение аппарата: проведение фотометрических исследований излучения звезд. Время активного существования 30 сут. Ракета-носитель г- 11К63
99


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
КА ДС-У1-Я («Космос-225»), Назначение аппарата: определение состава первичного космического излучения
КАДС-У1-ИК-1 (Интеркосмос-2»). Назначение аппарата: проведение исследований структуры и динамики изменения характеристик ионосферы и верхней атмосферы
КА ДС-У2-В («Космос-93, -95, -197, -202»), Назначение аппарата: определение вибрационных перегрузок, которым подвергается космический аппарат при выведении на орбиту из шахтного стартового комплекса
КА ДС-У2-И («Космос-119», «Космос-142». «Космос-259»), Назначение аппарата: исследование прохождения электромагнитных волн сверхнизкой частоты через ионосферу и шумов указанного диапазона волн в космическом пространстве. Время активного существования - 90 сут.
КА ДС-У2-МП («Космос-135», «Космос-163»), Назначение аппарата: исследование природы микрометеоров
КА ДС-У2-Д («Космос-137», «Космос-219»), Назначение аппарата: непосредственное определение радиационной опасности, которая может возникнуть в условиях космического полета
КАДС-У2-М («Космос-97» и «Космос-145»), Назначение аппарата: испытание работы и измерение стабильности частоты бортового молекулярного генератора в условиях космического полета
КАДС-У2-ГК(«Космос-261», «Космос-348»), Назначение аппарата: проведение комплексных геофизических исследований приполярной верхней атмосферы. Космодром Плесецк
100


Глава 3
КА ДС-У2-ГФ («Космос-6»). Назначение аппарата: исследование коротковолнового излучения Солнца звезд, туманностей и верхней атмосферы Земли
КАДС-У2-МГ(«Космос-321», «Космос-356»), Назначение аппарата: проведение абсолютной магнитной съемки магнитного поля Земли. Космодром Плесецк
КА ДС-У2-ИП («Космос-378»), Назначение аппарата: комплексные исследования важнейших характеристик ионосферы Земли. Космодром Плесецк
КАДС-У2-К («Космос-426»), Назначение аппарата: проведение комплексных геофизических исследований в приполярных областях верхней атмосферы Земли
КА ДС-У2-МТ («Космос-461»), Назначение аппарата: продолжение программы исследований метеорных потоков
КАДС-У2-ГКА («Ореол-1», «Ореол-2»), Назначение аппарата: исследование явлений и процессов, происходящих в высокоширотных областях верхней атмосферы Земли. Ракета-носитель - 11К65М. Космодром Плесецк
КА ДС-У2-ИК-1 («Интеркосмос-3»). Назначение аппарата: изучение радиационной обстановки в околоземном пространстве
КА ДС-У2-ИК-2 («Интеркосмос-5»). Назначение аппарата: продолжение научных экспериментов, начатых на аппарате ДС-У2-ИК-1
101


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
КА ДС-У2-ИК-3 («Интеркосмос-10»), Назначение аппарата - проведение научного эксперимента по исследованию электромагнитных связей магнитосферы и ионосферы Земли
КА ДС-У2-ИК-4 («Интеркосмос-12»). Назначение аппарата: изучение ионосферы Земли по программе сотрудничества социалистических стран
КА ДС-У2-ИК-5 («Интеркосмос-13»), Назначение аппарата: исследование структуры ионосферы и радиационных поясов Земли
.О
КА ДС-У2-ИК-6 («Интеркосмос-14»), Назначение аппарата: исследование структуры электромагнитных волн сверхнизкой частоты
КА ДС-У2-ИК-8 («Интеркосмос-9»). Назначение аппарата: изучение спорадического радиоизлучения Солнца
КА ДС-УЗ-С («Космос-166», «Космос-230»), Назначение аппарата: измерение потока и вариации интенсивности мягкого рентгеновского излучения Солнца
КА ДС-УЗ-ИК-1 («Интеркосмос-1»). Первый аппарат, созданный при участии ученых и специалистов социалистических стран по программе «Интеркосмос».
За ним последовала серия запусков спутников «Интеркосмос». Назначение аппарата: исследование коротковолнового (ультрафиолетового и рентгеновского) излучения Солнца
102


Глава 3
Л.АМакрнденка, А.'Е>/1ар$уна&,
4.ЛЩуркия, ТЛЮ.'Ильина,
АО «Корпорация «ВНИИЭМ»
ПЕРВЫЕ ШАГИ В КОСМИЧЕСКОМ НАПРАВЛЕНИИ ВНИИЭМ: ОТ «ОМЕГИ» ДО «МЕТЕОРА»
КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ «ОМЕГА»
В 1960 г. А.Г.Иосифьян и М.К.Янгель решили создать специальную космическую лабораторию для исследований и отработки в реальных условиях длительного полета в космосе некоторых видов электротехнической аппаратуры и материалов. Правительство поддержало предложение двух главных конструкторов, и в 1960 г. вышло решение о создании двух спутников - космических электротехнических лабораторий - КЭЛ. Эти спутники в процессе разработки получили название «Омега».
КЭЛ с самого начала задумывали как необычный спутник, технически не похожий на те, что создавались до этого. Было решено исследовать различные режимы ориентации спутника - на Землю и Солнце. До этого на всех космических аппаратах в качестве силы, способной создавать управляющие моменты относительно центра массы, использовались газореактивные двигатели. Но длительное поддержание спутника в ориентированном состоянии потребовало бы большого запаса газа для реактивных двигателей и не осталось бы массы для научных приборов. Поэтому появилась идея создать электромеханическую систему ориентации.
ВНИИЭМ
А.Г.Иосифьян. Основатель и первый директор, главный конструктор ВНИИЭМ (1941-1974 гг.). Герой Социалистического Труда. Д.т.н., профессор. Лауреат Ленинской и Государственных премий. Заслуженный деятель науки и техники РФ и Армении, академик АН Армении
КА «Омега»
Для ведения работ был сформирован небольшой коллектив, куда вошли специалисты по динамике полета И.Е.Сахаров, конструктор А.В.Чаев, ведущий электромеханик института Н.Я.Альпер. Был создан специальный сектор, который поручили возглавить молодому инженеру Ю.В.Трифонову (в будущем главный конструктор, д.т.н.). Когда правительством было принято решение по спутнику «Омега», дирекция организовала специальное конструкторское бюро во главе с М.Т.Геворкяном, работавшим главным технологом института. Он вел все конструкторские и технологические вопросы, а сектор Ю.В.Трифонова проводил работы, связанные со схемотехникой испытаний спутника. С огромным трудом были сделаны два аппарата и отправлены на космодром Капустин Яр.
Для запуска были предложены небольшие ракеты конструкции М.К.Янгеля, впоследствии они получили название «Космос». С их помощью запускались многие спутники серии с таким же названием. 13 апреля 1963 г. состоялся первый запуск, а 13 декабря того
103


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
же года был запущен второй аппарат. Спутники получили после пуска наименование «Космос-14» и «Кос- мос-23». Они позволили решить целый ряд интересных задач, а главное - сплотили состоявший в основном из очень молодых людей коллектив, который поверил в свои силы и взялся за более сложные проекты.
КА «Космос-23» («Омега-2») был запущен так же, как и «Космос-14», с космодрома Капустин Яр со стартового комплекса «Маяк-2» PH 63С1. Космический аппарат был выведен на низкую околоземную орбиту с перигеем в 240 км, апогеем в 613 км, с углом наклона плоскости орбиты к плоскости экватора -49 0 и периодом обращения 92,9 мин. Он находился на орбите 115 сут., после чего 27 марта 1964 г. прекратил свое существование, войдя в плотные слои атмосферы.
Одна из основных задач спутника - исследование работоспособности солнечных батарей и устройств автоматики, контролирующих работу солнечных и химических источников. КА «Космос-23» также был снабжен первым отечественным сканирующим ИК-радиометром, предназначенным для получения в ночное время снимков земной поверхности, закрытой облаками.
К сожалению, из-за отказов в работе построителя местной вертикали предполагаемая трехосная ориентация спутника не получилась. Зато была успешно проверена работа двигателей-маховиков и газореактивной системы для их разгрузки. На КА «Космос-23» проверялись оптимальные законы управления, исследовались динамические характеристики системы ориентации, т.е. регистрировались и передавались на Землю по телеметрии параметры угловых поворотов в функции времени.
Были получены важные результаты по оценке интегрального действия возмущающих сил в околоземном космическом пространстве, изучена работа подшипниковых узлов достаточно массивных роторов скоростных электродвигателей в условиях невесомости. Результаты этих исследований дали возможность оценить сопротивление разреженной атмосферы при движении спутника.
При исследовании характеристик солнечных батарей на КА «Космос-23» были получены очень важные данные о деградации фотоэлементов, которые на первых спутниках при длительной работе снижали свои характеристики не только из-за радиационного воздействия на орбите, но, в большей степени, из-за резких изменений температуры («термоциклирование»), возникающих при выходе спутника на освещенную Солнцем часть орбиты с последующим попаданием в тень Земли.
В ходе космических испытаний КА «Космос-14» и «Космос-23» были достигнуты следующие основные научные результаты:
1. Впервые в мировой практике экспериментально подтверждена принципиальная работоспособность в условиях космического полета трехосной электромеханической системы ориентации и стабилизации КА, имевшей в качестве исполнительных органов электродвигатели-маховики.
2. Определены оптимальные законы управления, исследованы динамические характеристики системы, получены важные оценки интегрального действия возмущающих сил в околоземном космическом пространстве.
3. Впервые исследованы некоторые рабочие характеристики плоских фотоэлектрических солнечных батарей, длительно ориентированных на Солнце, а также их поведение и температурные режимы при многократном термоцикпировании.
4. Получены важные результаты при отработке в космосе специальных узлов конструкции спутника, таких, например, как механизмы раскрытия панелей солнечных батарей и выносных антенн.
5. Изучена работа подшипниковых узлов достаточно массивных роторов скоростных электродвигателей в условиях невесомости. Результаты этих исследований легли в основу создания специализированного метеорологического спутника «Метеор» разработки ВНИИЭМ.
«МЕТЕОРЫ»
Примерно в это же время было принято судьбоносное для института решение об участии в конкурсе по созданию отечественного метеоспутника. В этом же конкурсе участвовали со своим проектом сотрудники одного из КБ фирмы М.К.Янгеля, которой была первоначально поручена эта работа. Это КБ предложило свой проект метеоспутника, в котором для пассивной ориентации на Землю использовалось гравитационное поле. ВНИИЭМ же предложил спутник с активной ориентацией, использующей для этого электромеханическую систему из трех двигателей-маховиков. Предусматривалась эффективная поворотная солнечная батарея.
Эти два проекта рассматривались на Межведомственном научно-техническом Совете при Академии наук СССР, который возглавлял Президент АН СССР М.В.Келдыш. Совет являлся авторитетным «штабом» формирования космических программ. После тщательного анализа было принято предложение ВНИИЭМ, и проект получил название «Метеор». Спутник был задуман для тех времен сложный и содержал много новаторских решений.
Предполагалось, например, создание собственной системы поиска Земли и построения т.н. местной
104


Глава 3
8
7
* 1
г*$/
У * ***** 1
'fiSgj
/./ l£*/ ■ f, ***£*!
•; j
■■* *mmmmm.
. .-r ummsmmj * ■*'£#» mm T-
КА «Метеор»:
1 - привод системы ориентации солнечных батарей;
2 - панели солнечных батарей;
3 - аппаратура контроля орбиты;
4 - антенны;
5 - телевизионные камеры;
вертикали. Институт разработал построитель местной вертикали, который мог обеспечить более высокую точность и надежность наведения, чем конструкции других специализированных приборных фирм.
Проблемой была «разгрузка» электродвигателей- маховиков (системы успокоения и ориентации спутника). Дело в том, что для гашения возмущающих воздействий на спутниктребовалось увеличивать скорость вращения маховика. Для каждого двигателя-маховика есть предел угловой скорости, который обычно называют «насыщением». При достижении ее он теряет работоспособность. Чтобы ее восстановить, надо каким- то способом замедлить его вращение. На спутниках «Омега» это достигалось с помощью газореактивной системы, которая при «насыщении» какого-то двигателя-маховика компенсировала торможение маховика, поддерживая ориентацию аппарата, но это требовало расходов топлива, и такая система для длительной работы была бесперспективна.
Группа сотрудников ВНИИЭМ разработала систему, в которой для разгрузки двигателей-маховиков использовалось магнитное поле Земли. С помощью маг-
6 - магнитометр;
7 - приемное устройство актинометрической аппаратуры;
8 - приемное устройство инфракрасной аппаратуры
ниточувствительных датчиков определялись моменты включения электромагнитных катушек, чтобы «разгрузить» тот или иной двигатель-маховик. Использование такой «электромагнитной разрядки» позволило уменьшить массу и многократно увеличить ресурс системы ориентации.
В проекте «Метеор» впервые были предложены следящие за Солнцем солнечные батареи, что позволило многократно повысить мощность системы энергопитания. При разработке автоматической системы ориентации солнечных батарей космического аппарата «Метеор» был использован принцип компенсации возмущений, действующих на корпус космического аппарата при разгоне и торможении солнечных батарей, момент инерции которых превышал момент инерции корпуса. В приводе солнечных батарей был установлен маховик, компенсирующий возмущения на корпус КА. В дальнейшем создание высокоточных невозмущающих систем ориентации солнечных батарей сформировалось в одно из ведущих направлений института. Разработанные во ВНИИЭМ системы ориентации солнечных батарей установлены на ряде искусственных
105


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
спутников Земли и зарекомендовали себя с наилучшей стороны.
ВНИИЭМ принял роль головного исполнителя по КА в целом и технической координации создания бортовой аппаратуры спутника, заказанной в разных организациях. Электромеханика стала магистральным направлением в совершенствовании космических аппаратов.
На летную отработку новых систем и конструкции было использовано четыре КА «Метеор». КА № 5 должны были запустить 25 июня 1966 г. в день приезда на Байконур Л.И.Брежнева и президента Франции де Гол- ля. Испытатели работали днем и ночью, без выходных. Конструкцию спутника, радиотехническую и телевизионную аппаратуру ВНИИЭМ создавал сам. Институтом были разработаны методики испытаний, позволявшие выявлять неполадки еще на Земле.
Испытания, несмотря на некоторое давление, провели по полной программе, и «показательный пуск» «Космоса-122» прошел успешно 25 мая 1966 г. в присутствии первых лиц двух государств. Было официально объявлено, что в Советском Союзе создана космическая метеорологическая система «Метеор», использующая одноименные спутники, которые собирали информацию об облачности и тепловом излучении Земли с большей части поверхности земного шара.
Началом создания и функционирования метеорологической космической системы «Метеор» (спутники «Космос-144» и «Космос-15») является 27 апреля 1967 г. Подготовка к запуску следующего метеоспутника на космодроме Байконур прервалась самым неожиданным образом. На старте взорвалась ракета с беспилотным кораблем «Союз». Работы остановились, восстановление старта требовало года работы. И тогда дирекция ВНИИЭМ приняла решение перебазироваться на северный космодром Плесецк. В короткий срок было подготовлено помещение для
испытаний и необходимое оборудование. А самое главное, теперь можно было запускать той же ракетой Р-7 метеоспутники с наклонением орбиты не 65 °, как раньше, а 82 °. Это давало возможность охватить наблюдениями полярные районы и «осматривать» системой из двух-трех спутников весь земной шар дважды в сутки, что имело принципиальное значение для метеорологии.
Шестой и все последующие метеоспутники стартовали с космодрома Плесецк. Для предстартовой подготовки и ремонтных работ здесь был создан специальный филиал ВНИИЭМ, ставший сейчас АО «Научно- производственное объединение «Новатор» (АО «НПО «Новатор» входит в структуру АО «Корпорация «ВНИИЭМ»),
Срок службы первых метеоспутников из-за отказов электроники, несмотря на дублирование систем, был невелик - 6-8 месяцев. Чтобы поддерживать функционирование космической метеорологической системы, требовалось запускать их часто, а значит, поставить их производство на поток. Министерство общего машиностроения СССР, отвечавшее за космическую тематику, решило наладить производство метеоспутников на Днепропетровском машиностроительном заводе (ныне - ГП «ПО «Южный машиностроительный завод им. А.М.Макарова») по документации ВНИИЭМ.
По чертежам ВНИИЭМ в Днепропетровске было выпущено 27 спутников «Метеор-1». Не все они выработали гарантийный ресурс. Но большинство работало достаточно стабильно, и это дало основание правительству выпустить в 1969 г. постановление о приеме космической системы «Метеор» в постоянную эксплуатацию. В составе системы непрерывно работали два-три спутника и три специально созданных наземных пункта приема, обработки и распространения метеорологической информации.
КА «Метеор-1»
106


Глава 3
fi.rf.MeancedoS АО «ИСС»
КОСМИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И КОСМИЧЕСКИЕ
КОМПЛЕКСЫ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОГО И КООРДИНАТОМЕТРИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Создание в СССР и России информационных космических систем и комплексов прикладного назначения послужило обеспечению всеми видами связи и иных информационных услуг миллионов наземных потребителей, удовлетворению потребностей страны как в области обороноспособности, так и ее комплексного социально-экономического развития, а также международного сотрудничества в рамках развития мирового информационного сообщества.
Потребностям страны во всех видах спутниковой связи, вещания, ретрансляции информации, координатно-временного и навигационного обеспечения в составе систем «Светоч», «Форпост», «Корунд», «Ручей», «Орбита», «Экран», «Москва», «Единая система спутниковой связи», «Глобальная космическая командноретрансляционная система», «Многофункциональная космическая система ретрансляции» и других послужили космические аппараты на разных типах орбит:
- на низких (800-1500 км) круговых - «Стрела-1, -2, -1М, -2М, -3, -ЗМ», «Гонец-Д, -Д1, -М», «Залив» («Циклон»), «Парус» («Циклон-Б»), «Цикада», «Надежда» («Цикада-Н»), «Геоид» («Сфера»), «Гео-ИК» («Муссон») и «Гео-ИК2» («Муссон-2»);
- на высоких эллиптических - «Молния-1, -1К, -1Т, -2, -3, -ЗК», «Меридиан»;
- на геостационарной - «Радуга-1», «Радуга-1 М», «Горизонт», «Экспресс-A», «Экспресс-АМ», «Экран-М», «Галс», «Ямал-ЗООК», «Поток-М», «Луч-2», «Луч-5»;
- на средневысотных (-20000 км) наклонных око- локруговых - «Глонасс», «Глонасс-М», «Глонасс-К», «Глонасс-К2».
НИЗКООРБИТАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ СПЕЦИАЛЬНОЙ И ПЕРСОНАЛЬНОЙ СВЯЗИ
Целый ряд информационных спутниковых услуг услуг персональной и мобильной связи - в настоящее время обеспечивается за счет формирования на низких орбитах многоспутниковых орбитальных группировок на основе КА легкого (малого) класса. Первыми такими системами стали отечественные КС на базе КА «Стрела-1» и «Стрела-2», созданных в ОКБ-Ю (глав¬
ный конструктор - М.Ф.Решетнев, г. Железногорск Красноярского края) на основе эскизных проработок, подготовленных и переданных из ОКБ-586 (главный конструктор - М.К.Янгель, г. Днепропетровск).
Разработка и запуски первых низкоорбитальных КА специальной связи «Стрела-1»
Разработка КА для низкоорбитальной системы специальной связи «Стрела-1»началась в середине 1961 г. Спутниковая связь как новый вид техники на стыке технологий космических и радиосвязи в те годы еще только обретала свое лицо.
Экспериментальная спутниковая система связи на основе спутников «Стрела-1» состояла из КА, располагаемых на некорректируемых околокруговых орбитах высотой 1500 км. КА разрабатывались и изготавливались на базе имеющейся технологической оснастки. Термоконтейнер КА состоял из двух полусфер радиусом 400 мм, на одной из которых размещался выносной радиатор системы терморегулирования, на другой - солнечные батареи кольцевой формы.
КА «Стрела-1» - неориентируемый малогабаритный КА массой около 50 кг с установленным на борту ретранслятором L-диапазона, работающим в режиме
Памятник ракете «Космос-ЗМ»
107


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
КА «Стрела-1»
«электронная почта»: прием, запоминание, перенос и последующая передача запомненной информации.
Ретранслятор выполнял одновременно функции передачи на Землю телеметрических данных о состоянии бортовых систем КА и приема с Земли команд управления. Это был первый в отечественной практике случай использования объединенного ВЧ-тракта целевой и командно-измерительной аппаратуры. Орбитальная структура системы должна была формироваться групповыми запусками на орбиту сразу по 5 космических аппаратов на одной PH «Космос-3» или «Космос-ЗМ».
Основным разработчиком радиотехнической составляющей системы «Стрела-1» был один из институтов Министерства обороны. В ОКБ-10 для КА «Стрела-1» поставлялись изготовленные этим институтом БРТК. Радиотелеметрическую систему разработал НИИТП. Разработчиком антенно-фидерных устройств для КА «Стрела-1 », как и для всех последующих КА, было ОКБ-10.
Система электропитания КА «Стрела-1» и «Стрела-2» и все ее комплектующие - неориентированные солнечные батареи, негерметичные серебряно-цинковые аккумуляторные батареи с ресурсом 3-6 месяцев и блок контроля источников питания - были спроектированы Всесоюзным институтом источников тока (ВНИИТ, теперь АО «НПП «Квант», г. Москва). В дальнейшем комплексную схемотехническую разработку конструкции и электрическое проектирование последующих КА выполняло уже КБ ПМ в Красноярске-26. Примечательно, что на этих КА исследовались и возможности использования радиоизотопных энергоустановок: на двух космических аппаратах типа «Стрела-1» («Космос-84» и «Космос-90») вместо солнечных батарей были установлены энергоустановки «Орион» мощностью 10 Вт, использующие изотоп полония-210, разработанные в ОКБ ДДСеврука при участии ИАЭ им. И.В.Курчатова и СФТИ. Бортовая аппаратура КА «Стре- ла-1» обладала незначительным энергопотреблением и малым тепловыделением, поэтому была применена пассивная система терморегулирования.
Система отделения для запуска пяти космических аппаратов на одной ракете-носителе представляла собой новую, оригинальную разработку - общую ферму с пятью поворотными рамками, которые удерживались от поворота около своих осей корпусом толкателя, заблокированного пирозамком. На устройство этой системы отделения были получены два авторских свидетельства.
18 августа 1964 г. на площадках 41 и 42 космодрома Байконур были подготовлены и запущены с помощью новой сибирской PH типа «Космос-3» первые сибирские космические аппараты «Космос-38», «Космос-39», «Космос-40» (три макетных образца-прототипа КА «Стрела-1», на которых работали радиомаяки). А уже 22 августа 1964 г. с полигона Капустин Яр на янгелевской PH «Космос» были выведены на орбиту два первых экспериментальных КА типа «Стрела-1» («Космос-42» и «Космос-43»). Началась работа первых сибирских спутников персональной связи непосредственно на орбитах. Затем ОКБ-10 было выполнено еще два групповых запуска по три КА «Стрела-1» на одной PH. В 1965 г. с космодрома Байконур начались запуски полных комплектов из пяти космических аппаратов «Стрела-1». 3 и 18 сентября 1965 г. PH «Космос-3» были запущены блоки по пять штатных КА на штатные круговые орбиты высотой около 1500 км («Космос-81», ..., «Космос-90»). Таким образом, реально начала работать первая глобальная спутниковая система персональной связи на базе КА на низких круговых орбитах.
Орбитальная группировка КА - некорректируемая, но позволяла обеспечить регулярную радиосвязь с пользователями в поясе связи с использованием маркерного сигнала. Баллистиками была проведена оптимизация построения орбитальной группировки КА путем одновременного группового выведения и последующего разведения спутников на орбите. Впервые многоспутниковые группировки сформировали и обеспечили опытную эксплуатацию системы персональной спецсвязи в глобальном масштабе.
Разработка и запуски первых низкоорбитальных КА специальной связи «Стрела-2»
Спутники системы специальной (персональной) связи «Стрела-2» (первоначальное название было «Пчела») предназначались для параллельного использования с системой «Стрела-1», были ее функциональным дополнением на основе альтернативных технологий. КА обеспечивал радиосвязь земных пользователей по определенному расписанию, информация передавалась с задержкой по времени. Для экономии в систему вводилось ограниченное число КА на орбитах, поэтому интервалы между сеансами связи могли доходить до
108


Глава 3
КА «Стрела-2»
нескольких часов. Указания для вхождения в связь выдавались командно-измерительным комплексом.
КА «Стрела-2» был более сложным по конструкции и в эксплуатации, чем «Стрела-1». КА запускались по одному на круговые орбиты высотой менее 800 км. Передача информации осуществлялась более информативным бортовым приемо-передающим устройством с более высокой излучаемой мощностью на земную остронаправленную антенну зеркального типа. Это обусловливало необходимость постоянной ориентации КА по местной вертикали. Бортовой радиотехнический комплекс разрабатывал НИИ-695 (позднее - МНИИРС Минпромсвязи). Систему ориентации создал московский ЦНИИ-173 (ныне ЦНИИАГ, г. Москва). Его школа помогла ОКБ-10 освоить новый тип схемного построения бортовых систем и впоследствии внести свой собственный значительный вклад в создание отечественных бортовых систем ориентации и стабилизации (управления движением КА вокруг центра масс). Точность ориентации КА «Стрела-2» относительно местной вертикали составляла -10 °.
На спутниках «Стрела-2» был установлен в качестве попутной полезной нагрузки дополнительно один научный прибор - малоформатный регистратор для определения состава космических частиц в окружающем КА околоземном пространстве. Прибор был разработан и изготовлен Якутским филиалом Института земного магнетизма и распространения радиоволн Академии наук СССР. Он передал на Землю достаточно много интересной информации, позволившей ЯФ ИЗМИРАН создать первые описания распределения космических частиц в околоземном пространстве. Позднее научные приборы в качестве попутной полезной нагрузки размещались на многих спутниках КБПМ.
28 декабря 1965 г. PH «Космос-3» № 09ЛП вывела на орбиту первый ориентируемый КА разработки КБПМ
«Стрела-2»/«Космос-103». Управление первым спутником «Стрела-2» осуществлялось из Министерства обороны. ОКБ-10 была выделена небольшая комната, около 15 м2, где стоял пульт голосовой связи со всеми наземными измерительными пунктами страны, входящими в единый Командно-измерительный комплекс, осуществляющий слежение и управление всеми советскими КА в то время. Там постоянно дежурил представитель Заказчика, а представители промышленности должны были приходить на сеансы связи каждые 1,5 ч (когда спутник, совершив полный оборот вокруг Земли, попадал в зону действия какого-нибудь из НИПов). По полученной с НИПов телеметрии вместе с военными управленцами специалисты ОКБ-10 анализировали состояние спутника и, при необходимости, составляли перечни (программы) на выдачу с НИПов необходимых радиокоманд для переключения комплектов и режимов работы бортовой аппаратуры.
Первый спутник «Стрела-2» проработал недолго. Электрический ток, вырабатываемый мощной солнечной батареей, на тот момент не имевшей защиты от вредного ультрафиолетового излучения, очень скоро снизился, и через считанные месяцы спутник потерял работоспособность. В это время в ОКБ-10 уже интенсивно работали над сборкой второго спутника. В октябре 1965 г. все узлы и приборы КА № 2 были изготовлены и установлены на приборную раму, спутник стоял почти готовый к началу комплексных испытаний, в НИИТП заканчивали изготовление первого комплекта бортовой командно-измерительной аппаратуры и комплекта наземной испытательной аппаратуры. В декабре 1965 г. начался монтаж КИА - более 10 металлических шкафов с электроникой, в феврале 1966 г. первый комплект аппаратуры КИС был доставлен на завод. В мае 1966 г. КА был вывезен на полигон Байконур. 16 ноября 1966 г. был произведен пуск PH типа «Космос-3» № 10ЛП, но он оказался аварийным. Только 24 марта 1967 г. PH «Космос-3» № 06ЛМ вывела наш третий спутник на орбиту. Он получил обозначение «Космос-151». Управляли спутником уже не с Арбата, а с нового Центра управления полетами на Комсомольском проспекте.
16 июня 1968 г. PH «Космос-3» № 11Л опять не вывела спутник «Стрела-2» на орбиту. Но производство было настолько налажено, что уже 27 августа 1968 г., через 2 месяца, был произведен новый пуск PH № 12Л, и на орбите оказался последний спутник типа «Стрела-2» - «Космос-236».
Космический аппарат «Стрела-1 М»
По результатам опытной эксплуатации экспериментальной КС с КА «Стрела-1» в КБПМ был разработан штатный КА «Стрела-1 М», летные испытания которого
109


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
начались 25 апреля 1970 г. С космодрома Плесецк одной PH «Космос-ЗМ» был осуществлен запуск восьми космических аппаратов «Космос-336,, -343», в связи с чем за рубежом новая система получила неофициальное название «Октет».
На КА «Стрела-1 М» была сохранена конструктивнокомпоновочная схема КА «Стрела-1». Для повышения мощности излучаемого сигнала и повышения качества и оперативности связи была улучшена диаграмма направленности антенн, увеличена мощность и введены дополнительные режимы работы БРТК. Создание спутниковых систем с КА «Стрела-1 М» и «Стрела-2» совместно с Конкструкторским бюро прикладной механики обеспечивали КБ Красноярского радиотехнического завод и Московский научно-исследовательский институт радиосвязи, производство - КРТЗ и Ярославский радиозавод.
КА «Стрела-1 М» послужил конструктивной базой для первого в стране летного эксперимента по применению никель-водородных аккумуляторов, которые в составе двух космических аппаратов были запущенны на орбиту 10 января 1978 г. Конструкция КА «Стрела-1 М» впоследствии была использована НПО ПМ в ряде случаев при создании малых радиолюбительских спутников «Радио», экспериментальных КА «Зея», «Можаец». Все пуски КА «Стрела-1 М» выполнялись с космодрома Плесецк. Всего за 23 года (1970-1992 гг.) выполнено 47 групповых пусков (по 8 КА в блоке), в т.ч. 2 нештатных. Средний темп пусков - немногим более двух пусков в год, или 16 космических аппаратов в год. Наибольшее число пусков (4 х 8 КА) отмечено в 1978 г.
Всего КБ прикладной механики и НПО прикладной механики в 1970-1992 гг. было создано и запущено 368 КА «Стрела-1 М», т.е. этот КА стал самым индустриальным спутником в отечественном, да и мировом спутникостроении.
Космический аппарат «Стрела-2М»
По результатам испытаний экспериментальной системы с КА «Стрела-2» была создана штатная система из КА «Стрела-2М». Первый КА «Стрела-2М» был выведен на орбиту 16 октября 1970 г. Благодаря проведенным многочисленным доработкам он функционировал на орбите 5 лет вместо заданных 6 месяцев.
К этому времени на орбитах уже функционировали изготовленный в г. Красноярск-26 по документации ОКБ-1 спутник связи и телевещания «Молния-1» (1967 г.), разработанный КБПМ навигационно-связной спутник «Циклон» (1967 г.). В 1967 г. был запущен «Вертикальный космический зонд» для исследования земной атмосферы до высот 4400 км. Завершалась подготовка к запуску в интересах АН СССР исследовательского КА «Ионосферная станция». Функционально КА «Стрела-2М» не сильно отличался от своего предшественника, но конструкция его была заметно обновлена и базировалась на единой конструктивно-компоновочной схеме с использованием унифицированных бортовых служебных систем, КА унифицированного ряда 1 (КАУР-1).
Платформа КАУР-1 была использована КБПМ для ряда КА на низких орбитах и берет начало от конструкции первого в мировой практике навигационно-связного (для управления движением объектов) спутника «Циклон». Принятая в КАУР-1 конструкция позволяла выполнять системные функции при габаритно-массовых ограничениях, накладываемых PH «Космос-ЗМ». Конструктивно-компоновочную схему определяли
КА «Стрела-1 М» КА «Стрела-2М»
110


Глава 3
герметичный контейнер с размещенной внутри него бортовой аппаратурой; мачта выдвижного гравитационного устройства МГСО, не ориентируемая на Солнце солнечная батарея в форме цилиндра, являющаяся также радиатором бортовой СТР. Специально для КА «Стрела-2М» в КБПМ был разработан ряд новых бортовых приборов. Всего в 1970-1994 гг. было запущено 49 КА «Стрела-2М».
Все пуски выполнялись с космодрома Плесецк, практически все запущенные КА до сих пор сохраняют движение по орбитам. Всего за 25 лет (1970-1994 гг.) выполнено 52 пуска, в т.ч. 3 аварийных. Средний темп пусков - немногим более двух космических аппаратов в год. Наибольше количество пусков (5) отмечено в 1982 г.
СОЗДАНИЕ ПЕРВОГО В МИРЕ НИЗКООРБИТАЛЬНОГО НАВИГАЦИОННОСВЯЗНОГО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО КОМПЛЕКСА «ЦИКЛОН»
Разработка отечественной космической навигационной системы первого поколения в интересах военных морских потребителей проводилась на основании постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 0762-319 от 11 сентября 1964 г., а несколько позже головная роль в довольно обширной кооперации разработчиков бортовых, наземных и корабельных средств системы была поручена ОКБ-Ю, еще малоизвестному тогда, находящемуся в пятилетием возрасте предприятию, создавшему к тому времени ракету космического назначения «Космос-ЗМ» и первые отечественные спутники связи «Стрела-1» и «Стрела-2», выводимые этим носителем на круговые орбиты высотой 1500 км и 800 км соответственно.
Спутник совместно с комплексом наземных и корабельных средств получил шифр «Циклон», а навигационно-связной комплекс в целом - статус экспериментального.
На спутниках «Циклон» дополнительно к допле- ровскому передатчику двухчастотного навигационного сигнала и радиотелеграфному ретранслятору устанавливались навигационные передатчики сантиметрового (-10 ГГц) угломерно-дальномерного сигнала. Применение в системе «Циклон» дополнительно к допплеровскому угломерно-дальномерного способа определялось необходимостью коррекций корабельных гирокомпасов, хранящих текущий азимут фиксированного направления (угол между диаметральной плоскостью корабля и меридианом) как для кораблевождения, так и для прицеливания оружия (БРПЛ) по направлению
Навигационно-связной спутник «Циклон»
стрельбы. Кроме того, проведение в одном сеансе радиально-скоростных и дальномерных измерений повышало точность, надежность и, главное, помехозащищенность обсерваций КА за счет пространственной селекции, т.к. угломерно-дальномерный сигнал принимался корабельной узконаправленной корабельной антенной с раствором сканирующей ДН 1,2 °.
К началу разработки комплекса «Циклон» определилась и основная кооперация его разработчиков:
- ОКБ-10 (ныне АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф.Решетнева») - разработчик навигационно-связного КА и ракеты-носителя, а также головной разработчик спутникового навигационно-связного комплекса в целом;
- НИИ-695 (ныне АО «Московский научно-исследовательский институт радиосвязи») совместно с МНИРТИ в части наземной аппаратуры ПППИ - разработчики бортовой, корабельной и наземной аппаратуры радиотелеграфной связи;
- НИИ-195 (ныне АО «Российский институт радионавигации и времени») совместно с НИИ-303 (ЦНИИ «Электроприбор»), в части корабельной угломерной системы «Цезий») - разработчик бортовой и корабельной навигационной угломерно-дальномерной аппаратуры «Импульс» и бортовой, наземной и корабельной аппаратуры синхронизации «Карбид»;
- НИИ-885 (ныне АО «Российские космические системы») - разработчик бортовой и наземной аппаратуры командно-измерительно-телеметрической системы «База», а также бортовой (спутниковой) и корабельной доплеровской навигационной аппаратуры «Штырь-А» и «Штырь-Б».
Генеральным заказчиком навигационно-связного комплекса в целом было определено образованное в 1965 г. в структуре Ракетных войск стратегического назначения Центральное управление космических средств (в 1970 г. оно было преобразовано в Главное
111


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
управление космических средств Минобороны). Заказчиком корабельных и наземных средств системы связи стало Управление связи и наблюдения Главного Штаба ВМФ (начальник управления - вице-адмирал Г.Г.Толстолуцкий), а корабельных аппаратурных комплексов системы навигации - Главное управление навигации и океанографии Минобороны (начальник управления - адмирал А.И.Рассохо). Председателем Государственной комиссии по проведению летных испытаний соответствующим решением ВПК был назначен вице-адмирал Г.Г.Толстолуцкий. От заказчиков научно- техническое сопровождение разработки осуществляли 9-й (навигационно-гидрографический) НИИ ВМФ (начальник - контр-адмирал Ю.И.Максюта), 14-й (позднее ему был присвоен номер 34, радиосвязной) НИИ ВМФ (начальник - контр-адмирал В.В.Лопатинский) и 50-й (военно-космический) филиал 4-го НИИ РВСН Минобороны (начальник филиала - генерал-майор Г.П.Мельников). Впоследствии, когда филиал был преобразован в самостоятельный 50-й ЦНИИ Космических систем Минобороны, начальником его стал генерал-лейтенант И.В.Мещеряков. От промышленности научно-техническое сопровождение разработки было поручено отраслевому НИИ-88 (директор - генерал- лейтенант Ю.А.Мозжорин; ныне ЦНИИМаш).
Конструктивно-компоновочная схема КА «Циклон» и его бортовые сервисные системы стали основой унифицированного ряда КА на низких орбитах (КАУР-1). К этому ряду, кроме КА «Циклон», относится целое семейство разработанных на нашем предприятии спутников навигации, связи, геодезии и научных исследований: 11Ф627 («Парус»), 11Ф643 («Цикада»), 17Ф118 («Надежда»), ИС («Ионосферная станция»).
Значительным достижением в спутникостроении при создании КА «Циклон» явились оригинальные разработки пассивной магнитно-гравитационной системы ориентации КА. Были разработаны и налажено производство магнитного успокоителя, ленточного штыря с механизмом выдвижения и др. Совместно с А.В.Михайловым (автором известного «критерия устойчивости Михайлова»), были созданы для экспериментальной отработки системы ориентации уникальный полифилярный стенд и стенд для проведения магнитных измерений.
Создание и внедрение автономной пассивной автоматической системы ориентации, которая по своим характеристикам являлась уникальной и по ряду параметров превосходила зарубежные аналоги, потребовало проведения фундаментальных научных исследований в различных областях знаний, создания нового уровня технологий, разработки и изготовления принципиально новой испытательной и измерительной базы. Из-за большого объема работ по изготовлению испытатель¬
ного оборудования, матчасти и проведения собственно экспериментов весь процесс создания и наземной отработки системы ориентации отстал от разработки бортовой и наземной аппаратуры экспериментального навигационно-связного комплекса «Циклон» в целом. Такая же ситуация была и у наших конкурентов, т.е. в НИИ АТ (к тому времени руководство ОКБ-Ю приняло решение о конкурсной разработке и изготовлении МГСО силами КБ ОКБ-10 и Механического завода). Чтобы ускорить начало ЯКИ в сложившихся условиях КБПМ, было принято поддержанное Заказчиком решение установить на первом экспериментальном навигационно-связном КА «Циклон» № 11Л вместо магнитно-гравитационной системы ориентации систему стабилизации спутника вращением.
При создании такой системы, несмотря на простоту ее реализации, пришлось решить две проблемы: определение положения оси вращения КА после отделения его от PH и разработка методики контроля и прогнозирования ориентации оси вращения КА в полете в орбитальной системе координат, следовательно, и текущей ориентации КА относительно местной вертикали. Это, в свою очередь, позволяло в зонах радиовидимости знать значения коэффициентов усиления бортовых антенн в каждом текущем направлении КА - наземное (корабельное) РТС из числа задействованных в ЯКИ, что исключало «соблазн» разработчикам той или иной аппаратуры в случаях сбоев в ее работе объяснять их «провалами» в ДН соответствующей бортовой антенны. А это было бы возможным при неконтролируемом положении в пространстве оси вращения КА и, соответственно, его строительных осей.
Уникальной являлась также конструкция термостатированного каркаса неориентированной солнечной батареи, который одновременно выполнял функции радиатора в бортовой системе терморегулирования. Первый навигационно-связной спутник «Циклон» («Космос-192»), положивший начало спутниковой радионавигации в нашей стране, был выведен на орбиту 23 ноября 1967 г. ракетой-носителем «Космос-ЗМ» с космодрома «Плесецк». 7 мая 1968 г. был запущен второй КА «Циклон» № 12Л («Космос-220») уже с магнитно-гравитационной системой ориентации, разработанной в ОКБ-Ю и изготовленной Механическим заводом в Красноярске-26. Она включала в себя магнитный успокоитель с диамагнитным подвесом, гравитационное устройство, блок управления гравитационным устройством и электромагнитное устройство.
Конструктивно-компоновочная схема КА «Циклон» и его бортовые сервисные системы стали основой унифицированного ряда КА на низких орбитах (КАУР-1). К этому ряду, кроме КА «Циклон», относится целое семейство разработанных на нашем предприятии спут¬
112


Глава 3
ников навигации, связи, геодезии и научных исследований: 11Ф627 («Парус»), 11Ф626 («Стрела-2М»), 11Ф643 («Цикада»), 17Ф118 («Надежда»), ИС («Ионосферная станция»).
После проведения летно-конструкторских испытаний экспериментальный навигационно-связной комплекс с присвоенным названием «Залив» в составе четырех навигационно-связных спутников «Циклон», наземных и корабельных технических средств в 1971 г. был принят в опытную эксплуатацию. В ходе нее Военно-морским флотом отрабатывались принципы боевого применения навигационно-связной системы, набиралась статистика по точности навигационных определений и вероятности прохождения радиодонесений.
СИСТЕМЫ СВЯЗИ НА ВЫСОКИХ ЭЛЛИПТИЧЕСКИХ ОРБИТАХ
Создание первой в мире КС связи и распределительного телевещания «Орбита» на базе высокоэллиптических КА «Молния-1»
В 1965 г., на этапе летных испытаний первых семи опытных образцов КА, было принято решение о передаче дальнейшего изготовления эксплуатационных образцов КА «Молния-1» из ОКБ-1 (руководитель -
С.П.Королев) в ОКБ-Ю (руководитель - М.Ф.Решетнев), поскольку С.П.Королев стремился сосредоточить силы своего коллектива на грандиозной задаче осуществления полета человека на Луну и далее на Марс, а в коллективе ОКБ-Ю был наработан опыт по низкоорбитальным системам связи с КА «Стрела-1» и «Стрела-2» и начала складываться специализация на проектах в области космической связи, информационных задачах. Специалисты ОКБ-Ю получили в ОКБ-1 всестороннюю помощь в освоении изготовления КА. Эта помощь имела очень большое значение для скорейшего продвижения новых спутников на орбиту, успешного освоения новой тематики, особенно на первых порах. На Заводе экспериментального машиностроения при ОКБ-1 завершалось производство партии первых семи летных образцов КА «Молния-1», а специалистам ОКБ-Ю уже в качестве управленцев приходилось интенсивно продолжать летные испытания и отработку КА «Молния-1» в натурных условиях. Испытания первых опытных образцов КА на орбитах фактически завершились лишь в 1968 г. В результате семи пусков КА, изготовленных в Подлипках (04.07.1964-20.10.1966), полностью успешными были лишь четыре.
Целостную систему связи из них сформировать сразу не удалось из-за выявившегося ограниченного
срока службы КА и неудач при пусках, но зато удалось в целом отработать схему выведения спутника на орбиту, технологию ввода КА в краткосрочную эксплуатацию и поддержания их функционирования в течение сроков, исчисляемых месяцами, а также проверить в натурных условиях все основные принципы, заложенные при разработке спутника, работоспособность всех бортовых систем, выявить их слабые места.
Летные испытания первых образцов КА «Молния-1», созданных в ОКБ-1, показали, что практически все бортовые системы КА имеют ресурсные ограничения, которые не позволяют использовать данные версии КА в постоянно действующей эксплуатационной системе, и требуют новых существенных доработок. Переданный в ОКБ-Ю технический задел не позволял приступить к простому их тиражированию - изготовлению изделий в том виде, по той документации, как они были переданы. Иначе и быть не могло, поскольку подобных разработок прежде просто не было. КА связи с мощными бортовыми передатчиками в те времена только начинали разрабатывать не только в СССР, но лишь в нескольких странах в мире. Для ОКБ-1 это был такой же «первый опыт» в области спутниковой связи, как немногим ранее «Стрела-1» и «Стрела-2» для ОКБ-Ю, и несовершенства этих КА были неизбежны. Последующее развитие РКТ показало, что спутник «Молния-1» был знаменательным, исторически значимым, и много дал в творческом развитии данного направления.
Первый спутник «Молния-1», изготовленный в Сибири под руководством М.Ф.Решетнева на производстве, относящемся к «Красмашу», был запущен 25 мая 1967 г. Второй запуск сибирской «Молнии-1» («Космос-174») состоялся 31 августа 1967 г. КА использовался для отработки аппаратуры дальней космической связи в интересах будущих межпланетных миссий.
Я
КА «Молния-1»
113


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
А запусками 3 и 22 октября 1967 г. красноярцы смогли впервые завершить целостную спутниковую систему, которая с праздничных юбилейных ноябрьских телерепортажей, связанных с 50-летием советской власти, начала обслуживать сеть земных станций «Орбита».
Одновременно с изготовлением очередных образцов «Молний-1» активно осуществлялась обратная связь - анализ результатов проводимых ОКБ-1 летных испытаний КА «Молния-1», поиск новых (более тонких и эффективных) решений для создания эксплуатационной системы. Проблема заключалась в необходимости улучшения конечных информационных характеристик, повышения экономичности, надежности, потребительских качеств всей системы, увеличения ресурса и надежности КА при сохранении заложенных ОКБ-1 базовых конструктивных и технологических решений.
Модернизация КА типа «Молния-1» («Молния-1 К», «Молния-1Т») продолжалась многие годы, и также в течение многих лет велись разработка, освоение производства и поддержание в эксплуатации на новом уровне требований новых модификаций КА этой серии: «Молния-2», «Молния-3», «Молния-ЗК». По-существу, это были системно организованные и постоянно обновляемые орбитальные группировки принципиально иного уровня качества. Результаты работ в общем виде можно представить как создание постоянно действующей системы спутниковой связи с улучшенными в несколько раз (относительно первоначально заложенных ОКБ-1) информационными характеристиками. И с увеличенным собственным, а также в составе орбитальной группировки с т.н. гарантированным сроком службы КА с трех месяцев до трех-пяти лет.
Переход от экспериментов на отдельных КА типа «Молния-1» первых модификаций к эксплуатации полноценных спутниковых систем со штатными изделиями сопровождался активными работами как над спутниками, так и над наземным сегментом. Над территорией СССР в 1967 г. было осуществлено развертывание первой орбитальной группировки в составе трех доработанных КА. В соответствии с Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР по инициативе НИИР была создана уникальная по тем временам сеть земных станций «Орбита» с антеннами диаметром 12 м разработки ОКБ МЭИ.
По инициативе филиала НИИ-4 МО СССР, которую поддержали Штаб РВСН и главком Маршал Советского Союза Н.И.Крылов, ВПК приняла решение приступить к созданию системы управления стратегическими силами РВСН, авиации и флота и правительственной системы связи с использованием спутников типа «Молния-1». Головными исполнителями по созданию этой спутниковой системы были МНИИРС (по системе в целом, бортовому РТР, средствам связи в войсках
и центре); КБПМ (РКК, КА); НИИ ТП (Центр оперативно-технического управления спутниками связи). Те же головные исполнители возглавляли работы и по последующим КА типа «Молния».
С 1966 г. РВСН начали постановку на боевое дежурство многочисленных шахтных пусковых установок с новыми МБР по всей огромной территории СССР, которые нуждались в прямых каналах постоянно действующей связи и передачи информации. Эти каналы не должны были нарушаться противником в любой оперативной обстановке. Система должна была обслуживать также входивший в состав РВСН собственный командно-измерительный комплекс, управляющий всеми орбитальными группировками. С этой миссией справились группировки новых модификаций сибирских спутников серии «Молния-1».
В то время как в Советском Союзе даже простая бытовая техника страдала ненадежностью, на высоких эллиптических орбитах зарезервированная система сибирских спутников практически бесперебойно функционировала на ВЭО. Неремонтируемые автоматические дистанционно управляемые КА работали без ощутимых для потребителя сбоев по 2,3,5 и даже более лет.
Обновление и существенное повышение выходных эксплуатационных характеристик КА типа «Молния-1» в интересах обеспечения обороноспособности страны проводилась в два этапа: в 1968-1973 гг. создавался КА «Молния-1 К»; в 1979-1983 гг. - КА «Молния-1Т» (начиная с КА № 68).
В целях повышения надежности системы «Корунд» МНИИРС были последовательно разработаны и установлены на борт КА ретранслятор «Бета» и РТР с увеличенной мощностью твердотельного типа «Тета», работавшие в том же режиме, что и первый РТР «Альфа». В ретрансляторе «Бета» был устранен недостаток РТР «Альфа», где использовались ненадежные ЛБВ. В новых модификациях подверглись существенному совершенствованию и все служебные системы КА, что позволило в конечном итоге при сохранении неизменных габаритов и массы увеличить расчетный срок службы КА «Молния-1 К» до двух лет, КА «Молния-1Т» (с твердотельным ретранслятором «Тета») - до трех лет и более. На спутниках использовалась модернизированная КИС «Сатурн», созданная НИИ «Радиоприбор». Специально были созданы ЦОТУСС МО СССР и Центр управления системой связи. Многие годы управление группировками КА «Молния-1» с участием представителей КБПМ осуществлялось эксплуатирующими организациями Минобороны из Москвы. В дальнейшем Министерством обороны управление этими КА было переведено в Центр управления в Голицыно-2.
В состав системы «Корунд» по инициативе НИИ-4 было включено четыре КА «Молния-1». Это было вы¬
114


Глава 3
звано необходимостью непрерывной связи, а по технологии управления 1 ч затрачивается на проверку состояния ИСЗ, включение ретранслятора и «втягивание» его в режим, а затем на прием телеметрии и выключение перед выходом из зоны видимости.
На основе конструкционно-технологических решений КА «Молния-1» и принципа сочетания преемственности и новизны КБПМ (в дальнейшем НПО ПМ) в г. Красноярске-26 сумело создать целое семейство существенно более мощных, модернизированных и обновленных КА («Молния-1 К», «Молния-1Т», «Молния-2», «Молния-3», «Молния-ЗК»), которые образовали новый, т.н. унифицированный, ряд КАУР-2.
2 ноября 1967 г. вступила в строй сеть станций «Орбита» на базе трех изготовленных в КБПМ КА «Мол- ния-1» начала функционировать первая в мировой практике национальная спутниковая распределительная телевизионная и связная (циркулярная) система. Уже вслед за СССР подобные по масштабам (но на иных технических решениях) системы появились в Канаде, США, Индонезии.
7 ноября 1967 г. впервые через сеть «Орбита» смотрели прямые передачи программ Центрального ТВ из Москвы жители самых удаленных республик и городов: Алма-Аты, Архангельска, Ашхабада, Братска, Воркуты, Иркутска, Кемерово, Красноярска, Комсомольска-на- Амуре, Магадана, Мурманска, Новосибирска, Норильска, Сургута, Сыктывкара, Улан-Удэ, Фрунзе, Хабаровска, Читы, Южно-Сахалинска, Якутска - всего около 20 млн человек. В связи с растущими потребностями страны земные станции типа «Орбита» строились и дальше, и к 1984 г. их количество превысило 100.
С 1968 г. система спутниковой связи в составе КА «Молния-1» и сети станций «Орбита» была принята в опытную эксплуатацию. Помимо уже упомянутых предприятий, в создании сети «Орбита» активное участие принимали также МРТЗ, ГСПИ РТВ, заводы промышленных министерств.
Создание первого отечественного геодезического комплекса «Геоид» со спутниками «Сфера»
В 1963 г. в ОКБ-Ю начались работы в области космической геодезии. По заданию Военно-топографического управления ГШ ВС СССР началась разработка космического геодезического комплекса со спутниками «Сфера», который предназначался для решения ряда задач:
- создания единой системы координат на всю поверхность Земли;
- установления геодезических связей между континентами и островами Земного шара;
- уточнения параметров общеземного эллипсоида и геопотенциала.
Основные способы получения геодезической информации:
- фотографирование световых вспышек от специальных ламп на борту КА на фоне звездного неба одновременно с нескольких территориально разнесенных по зоне прямой видимости КА пунктов наблюдения: при этом при анализе фотоснимков погрешность определения направления на КА составляла 3-6 угл. секунд;
- измерение радиальной скорости спутника (с использованием эффекта Доплера) относительно
Стыковка КА «Сфера» с PH «Космос-ЗМ» 115


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
опорных пунктов Всемирной геодезической сети по поверхности земного шара. Погрешность определения радиальной составляющей скорости - не более 0,1 м/с.
Для решения задач использовались триангуляционный (одновременное наблюдение КА с нескольких пунктов с последующими решениям триангуляционных сферических треугольников) и орбитальный методы.
Спутник «Сфера» разрабатывался на базе ранее созданного конструкторского задела КАУР-1, но без использования магнито-гравитационной системы ориентации. КА был оснащен Системой импульсной световой сигнализации, впервые разработанной КБ Красноярского радиотехнического завода (главный конструктор - В.Г.Тараненко), и радиотехнической допле- ровской системой разработки НИИ-885 (главный конструктор - М.И.Борисенко). Разработчиком атомного стандарта «Карбид» был НИИ-195 (ныне АО «РИРВ»), главный конструктор - Е.В.Сентянин.
Запуск первого КА «Сфера» № 11Л был осуществлен с помощью PH «Космос-ЗМ» с космодрома Плесецк 20 февраля 1968 г. Спутник был выведен на наклонную (74 °) орбиту высотой около 1200 км и получил обозначение «Космос-203». Следующие запуски КА на орбиту состоялись 30 ноября 1968 г. («Космос-256»), 17 марта 1969 г. («Космос-272»), но на них неожиданно выявилась проблема высокочастотных пробоев СИСС, для устранения которых специалистами КБПМ и КРТЗ были предприняты чрезвычайные меры. Принятые меры дали явный положительный результат. Целевая аппаратура КА «Сфера» перестала отказывать и даже
работала гораздо дольше положенного срока. Первый же доработанный КА отработал на орбите 15 месяцев вместо требуемых шести.
Всего было запущено 18 спутников «Сфера». Штатная эксплуатация космического геодезического комплекса началась с 26 декабря 1972 г. Последний КА был запущен 26 декабря 1978 г., работал на орбите до 1 мая 1980 г. Космическому геодезическому комплексу со спутниками «Сфера» после приема его в эксплуатацию был присвоен шифр «Геоид». С его помощью отечественными геодезистами была создана национальная модель Земли 1977 г. и построена Всемирная геодезическая сеть со среднеквадратической погрешностью определения координат астрономо-геодези- ческих опорных пунктов сети не более 20 м, а также параметры геопотенциала с точностью 4-6 м в превышениях геоида над Общим земным эллипсоидом.
Полученные результаты имели важное научное, народно-хозяйственное и оборонное значение. Спутники «Сфера» положили начало развитию космической геодезии в СССР. Сразу после сдачи в эксплуатацию в целях повышения точности результатов, полученных по КГК «Геоид», а также дальнейшего повышения точности ВГС и параметров геопотенциала, что являлось необходимым условием достижения и сохранения стратегического ФГУП «паритета с США, началась разработка нового геодезического спутника «Гео-ИК» с более современной, высокоточной бортовой и наземной радиогеодезической аппаратурой.
116


Глава 3
Кайл. aim.
АО «НПО им. САЛавочкина»
АВТОМАТИЧЕСКИЕ КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ ДЛЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.
ПЕРВЫЕ НА ЛУНЕ.
ПЕРВЫЕ НА ВЕНЕРЕ
Научно-производственное объединение имени САЛавочкина (ранее - Завод № 301, Машиностроительный завод им. САЛавочкина) имеет богатую и многогранную историю с момента создания в 1937 г. как по истребительной авиации, так и по межконтинентальной крылатой стратегической ракете «Буря» и зенитным управляемым ракетам. В 1965 г. предприятие определяется головным в ракетно-космической отрасли по созданию автоматических космических аппаратов для исследования Луны, планет Солнечной системы и космического пространства. До этого указанное направление исследований было сосредоточено в ОКБ-1 под руководством С.П.Королева.
КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЛУНЫ. ВТОРОЕ ПОКОЛЕНИЕ ЛУННИКОВ: КА «ЛУНА-9» - «ЛУНА-14»
К работам по созданию автоматических космических аппаратов для исследования Луны Машиностроительный завод им. САЛавочкина был подключен в то время, когда уже появился некоторый опыт как у отечественных, так и у зарубежных исследователей космоса по организации полетов в направлении естественного спутника Земли. С приобретением этого опыта шло совершенствование исследовательских зондов, отправляемых в эти полеты. Таким образом, коллективу Н.Г.Бабакина была передана конструкторская документация на аппараты, разработанные ОКБ-1
С.П.Королева, которые принято считать уже вторым поколением «лунников». Поэтому и в настоящей работе в разделах, относящихся к лунной тематике, описание процесса развития этой техники начинается именно с рассказа об автоматических космических аппаратах, относящихся ко второму поколению лунников.
Середина 1960-х гг. - стремительное, бурное, но все же еще только начало космической эры. Аппараты, направляемые к Луне, так же, как и их создатели, были первопроходцами, которые пытались научиться решать достаточно конкретные задачи: уверенно со-
НПОЛ
вершать межпланетный перелет с выходом в заданную область, произвести мягкую посадку на внеземную поверхность, создать искусственный спутник другого небесного тела и т.п. К моменту передачи тематики на Машиностроительный завод им. САЛавочкина подобные вопросы еще не были решены - все еще только предстояло сделать. Сделать впервые и далее совершенствовать технологии всех этих, а также других, все более усложняющихся, исследовательских процессов. Научные программы, выполняемые в то время в лунных экспедициях, были, по сути, рекогносцировкой, обеспечивающей развитие процесса как в смысле приобретения и накопления фундаментальных знаний, так и в смысле совершенствования и развития создаваемой исследовательской техники.
Первоначальной основой на этом пути для коллектива, возглавляемого Г.Н.Бабакиным, стали аппараты серии Е6, структурно представляющие собой траек- торный блок (унифицированную платформу) и отделяемую (спускаемый аппарат) или неотделяемую (ИСЛ) полезную нагрузку.
В качестве средств выведения для них использовалась PH «Молния» с разгонным блоком «Л», обеспечивающим перевод космического аппарата на траекторию перелета к Луне. Конструкторская документация на разгонный блок «Л» также была передана на Машиностроительный завод им. САЛавочкина.
К лунной тематике коллектив Г.Н.Бабакина подключился в очень ответственный момент: исследователи космоса, как отечественные, так и американцы, никак не могли преодолеть некий барьер, тормозящий исследовательскую экспансию человечества в космос. Ни одна из ранее предпринятых попыток доставить на лунную поверхность научную аппаратуру в работоспособном состоянии не увенчалась успехом - с 1959 по 1965 г. было совершено пять жестких посадок американских «Рейнджеров» и четыре - советских «Лун».
117


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
Осуществление мягкой посадки открывало широкие перспективы для реализации рекогносцировочных исследовательских программ с применением разнообразных зондирующих устройств (стационарных и мобильных), непосредственно контактирующих с поверхностью изучаемых космических объектов типа Луны (характеризуемых наличием слабой гравитации, отсутствием собственного интенсивного магнитного
поля, собственной атмосферы и т.п.). Это событие в то же время стало бы констатацией завершения определенного этапа в развитии космоплавания как первого целенаправленного шага за пределы околоземного пространства.
Этот этап включал в себя первичную адаптацию космических аппаратов, создаваемых по представлениям землян, не имевших ранее подобной практики, к реаль¬
Использование унифицированного траекторного блока в сочетании с различными видами полезной нагрузки в КА серии Е6
uЛуна-4"Луна-9”, иЛуна-13”
Научная
аппаратура
Унифицированная платформа 2-го поколения
Фототеле- _,
визионная
установка
Научная
аппаратура
Искусственный спутник Луны иЛуна-10”
Искусственные спутники Луны иЛуна-11”, иЛуна-12, ”Луна-14”
118


Глава 3
ным условиям работы в космосе. В какой-то части это касалось и служебных агрегатов и систем, и научных приборов, а также конструкции аппарата в целом. Особенно проблематичен был выбор конструкции самого зонда - по отечественной терминологии спускаемого аппарата. Ему предстояло войти в непосредственное соприкосновение с изучаемой поверхностью, о структуре которой на момент подготовки экспедиции имелись весьма и весьма скудные сведения, основанные лишь на наблюдениях с Земли и попытках объяснить наблюдаемое, опираясь на практику земного бытия. Для пополнения этих сведений зонд и снаряжался в эту экспедицию с учетом того, что земных аналогов вновь обнаруженному могло просто не быть.
На этом этапе оптимизировалась баллистика космических полетов к Луне - сценарий попадания на нее «из пушки» с соответствующими промахами мимо цели или жесткими посадками сменился управляемым, корректируемым полетом с достаточно точным для последующих манипуляций (облет, посадка и т.п.) выведением космического летательного аппарата к объекту изучения. В достаточной степени была отработана схема т.н. сеансного диалога «Земля - КЛА», позволяющего осуществлять обмен служебными радиосигналами и воспринимать добываемую зондом целевую информацию для последующей ее обработки и анализа в земных лабораториях.
При выполнении работ по управлению полетом «Луны-8», делающей очередную безуспешную попытку совершить мягкую посадку на лунную поверхность, и произошла передача тематики «Исследование Луны и планет Солнечной системы автоматическими космическими аппаратами» от С.П.Королева в ОКБ Машиностроительного завода им. С.А.Лавочкина (ныне - АО «НПО им. С.А.Лавочкина»). Лавочкин- цы в тот момент выступали в роли стажеров. Ответственность за следующий полет лунника уже целиком и полностью ложилась на их плечи.
Уже в следующей экспедиции КА «Луна-9» положительный результат был достигнут. Этот успех не следует рассматривать изолированно, но как искомую и профессионально подготовленную итерацию в общей последовательности решения задачи осуществления «мягкой посадки» предшествующими ей лунниками С.П.Королева.
Разработанные для осуществления мягкой посадки и апробированные на «Луне-9» технологии, методики и технические решения нашли в том или ином виде свое применение при реа¬
лизации уже более сложных этапов программы исследования Луны. Многие из них получили свое развитие, иногда в то время непредсказуемое, при подготовке современных космических экспедиций.
Космические аппараты серии Е6М
Космические аппараты серии Е6М предназначены для проведения контактных рекогносцировочных исследований Луны путем десантирования на ее поверхность (мягкой посадки) стационарного исследовательского зонда - автоматической лунной станции. Серия Е6М состоит из двух аппаратов: КА «Луна-9» и КА «Луна-13». Экспедиции совершались аппаратами в разные календарные сроки: «Луна-9» была запущена 31 января 1966 г., «Луна-13» - 21 декабря 1966 г.
Программа экспедиции включала ряд задач, в т.ч.:
- получение положительного результата в отрабатываемом практическим космоплаванием новом (для того времени) элементе космического полета - нераз- рушающемся исследовательском зонде, его контакте с поверхностью другого небесного тела при отсутствии полноценной информации о природных условиях, в которых будет осуществлен этот контакт (осуществление мягкой посадки АЛС);
- передача на Землю ТВ-изображений фрагментов панорамы лунной поверхности в месте контакта;
- проведение научных исследований, в т.ч. исследования интенсивности и спектрального состава гамма- излучения лунной поверхности, характеризующего тип лунных пород, а также регистрации корпускулярного излучения;
- получение информации для разработки способов и средств адаптации исследовательского зонда для ра-
119


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
PH «Молния-М» (8К78М)
боты в климатических условиях на поверхности Луны.
Для выведения КА серии Е6М, как и всех аппаратов серии Е6, ей предшествующей и созданной в ОКБ-1 С.П.Королева, использовалась четырехступенчатая ракета-носитель «Молния-М».
В баллистической схеме экспедиции можно выделить четыре последовательно реализуемых этапа: выведение, перелет, торможение, посадка. Для парирования ошибок, допущенных при выведении, предусматривалось проведение коррекции траектории через 30-36 ч после старта. После проведения коррекции отклонение от заданной точки посадки не должно было превышать 150 км. Чтобы избежать перегрева станции, место посадки выбиралось в районе терминатора, сразу после восхода Солнца. Продолжительность перелета составляла -3,5 сут.
Конструктивно КА серии Е6М (в годы его создания применялся термин «автоматическая станция») выполнен в виде блочной схемы, позволяющей при приближении к Луне сбрасывать выполнившие свои функции
Общий вид КА серии Е6М
120


Глава 3
отсеки, для того чтобы на последнем этапе (торможение перед посадкой на Луну) аппарат имел минимальную массу. Это позволяло уменьшить затраты топлива на торможение КА у Луны, а следовательно, увеличить массу его основной составляющей - исследовательского зонда (АЛС). Схема построения КА позволила также свести к минимуму число соединительных элементов конструкции и, следовательно, уменьшить его вес. Космический аппарат состоит из траекторного блока (ранее использовался также термин перелетно-посадочный модуль) и автоматической лунной станции. Масса КА после отделения от разгонного блока «Л» составляла 1583,7 кг.
Основу силовой конструкции станции составляют сферический бак окислителя диаметром 924 мм (общий объем 412 л), на нижней части которого смонтирован торовый бак с горючим (общий объем 273 л), и собственно двигательная установка. Баки изготовлены из алюминиевого сплава. На верхней части отсека системы управления установлен ложемент для автоматической лунной станции. Крепление осуществляется с помощью пирозамка. По бокам бака окислителя с диаметрально противоположных сторон установлены навесные отсеки. Корректирующе-тормозная двигательная установка КТДУ-5А, разработанная в ОКБ-2 под руководством А.М.Исаева, предназначена для проведения коррекций траектории КА на трассе перелета и торможения при подлете к Луне.
Содержащийся в ней жидкостный ракетный двигатель - однокамерный ЖРД С5.5А с насосной подачей самовоспламеняющегося топлива (окислитель - азотная кислота АК-27И, горючее - ТГ-02). Тяга ЖРД С5.5 составляла 4,6 т, удельный импульс - 272 с. Рулевые сопла неподвижные, работающие на генераторном газе. Тяга каждого рулевого сопла при включенном ЖРД - 34 кг, при выключенном ЖРД - 25 кг.
ЖРД и система подачи топлива допускают многократное его включение в невесомости и работу на двух режимах: при коррекции - с постоянной большой тягой, а при торможении - с большой тягой на основном участке (в номинальном режиме с тягой 4510 кг) и малой в 100 кг (25 кг х 4), обеспечиваемой рулевыми соплами при выключенной основной камере, - на конечном. В качестве управляющих были использованы сопла ТНА двигателя. Они же предназначаются для создания тяги, уравновешивающей лунный вес КА на конечном этапе спуска.
Автоматическая лунная станция
Автоматическая лунная станция создавалась как автономно действующий на поверхности Луны стационарный исследовательский зонд. Конструктивно АЛС представляет собой герметичный контейнер, имеющий
форму, близкую к сферической, диаметром -50 см, с прикрепленными к его корпусу с внешней стороны четырьмя лепестковыми антеннами. Лепестки имеют два рабочих состояния: одновременно сложены, придавая овально-сужающуюся форму АПС, или одновременно раскрыты.
Масса АЛС на лунной поверхности -100 кг; габариты (с раскрытыми лепестковыми и развернутыми штыревыми антеннами): диаметр -160 см, высота -112 см, высота от основания до центра объектива телевизионной камеры - 58 см.
Посадочное устройство, выполненное из эластичного материала, представляет собой два обволакивающих АЛС надувных баллона-амортизатора, внутрипо- лостно изолированных друг от друга, но механически соединенных между собою. Соединение представляет собой шнуровку резиновым шнуром (ранее применялись капроновые ленты), пропущенным через специальные петли, расположенные по периметру каждого амортизатора. По петлям проложен кольцом детонирующий шнур с двумя электродетонаторами для подрыва его от программно-временного устройства АЛС.
Изначально баллоны-амортизаторы не наполнены газом. Наддув (до 1 атм.) начинался одновременно с включением КТДУ на участке торможения. Наполняемые газом амортизаторы, плотно примыкая по линии соединения, образуют вкупе сферическую оболочку, всесторонне предохраняющую АЛС от разрушения при ожидающих его соударениях в момент прилунения.
Автоматическая лунная станция:
1 - двугранное зеркало: 4 - эталон яркости;
2 - штыревая антенна; 5 - лепестковая антенна
3 - телевизионная камера;
121


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
Общий вид АЛС
По результатам предшествующих полетов КА «Луна-4» - «Луна-8» специалистами КБ Машиностроительного завода им. САЛавочкина были внесены улучшения в конструкцию станции и, в первую очередь, существенно доработана система мягкой посадки. В частности, была проведена доработка амортизаторов, улучшена конструкция обвязки амортизаторов в сложенном виде, разработана новая конструкция теплоизоляции, существенно усовершенствована технология укладки амортизаторов.
Однако основная причина жесткой посадки предшественников КА «Луна-9» заключалась в том, что в циклограмме их полета не было предусмотрено проведение целенаправленного парирования возмущающих моментов, возникающих при наполнении амортизаторов гелием.
В качестве основной полезной нагрузки на борту АЛС установлены:
- телефотометр Я-198, функционально входящий в состав радиосистемы КРС;
- гамма-спектрометр для исследования интенсивности и спектрального состава гамма-излучения лунной поверхности, характеризующего тип лунных пород (ГЕОХИ);
- КС-17М - прибор для регистрации корпускулярного излучения как на трассе пере лета, так и после посадки на лунную поверхность (НИИЯФ МГУ).
3 февраля 1966 г. в 21 ч 45 мин 30 с автоматическая лунная станция впервые в мире совершила мягкую посадку на поверхности Луны на западном крае Океана Бурь, западнее кратеров Рейнер и Марий, в точке с координатами 7° 8' с.ш. и 64° 32' з.д. По команде с Земли была включена телевизионная камера. Несколько фрагментов лунной поверхности было передано на Землю 6 февраля при высоте Солнца 41 °. В период до 6 февраля было проведено 7 сеансов связи со спускаемым аппаратом общей продолжительностью более 8 ч. На Землю были переданы первые в мире панорамы лунной поверхности, полученные при различных высотах Солнца над горизонтом (7,14, 27 и 41 °). В целом программа полета автоматической станции «Луна-9» была выполнена.
Космический аппарат «Луна-13»
В программу экспедиции космического аппарата «Луна-13» входили следующие задачи:
- передача на Землю ТВ-изображений фрагментов панорамы лунной поверхности, в т.ч. стереоизображений отдельных участков в месте контакта;
- проведение научных исследований, в т.ч. исследования интенсивности и спектрального состава гамма- излучения лунной поверхности, характеризующего тип лунных пород, а также регистрации корпускулярного излучения;
- проведение экспериментов по определению механических свойств и плотности наружного слоя лунного грунта;
- измерения теплового потока от лунной поверхности;
- получение информации для разработки способов и средств адаптации исследовательского зонда для работы в климатических условиях на поверхности Луны.
122


Глава 3
Космический аппарат Е6С
Космический аппарат Е6С предназначен для отработки технологии выведения непилотируемого зонда на орбиту искусственного спутника Луны и проведения комплекса научных исследований Луны и окололунного пространства. В программу экспедиции входили следующие пункты:
- получение положительного результата в отрабатываемом практическим космоплаванием новом (для того времени) элементе космического полета - создании искусственного спутника другого небесного тела при отсутствии полноценной информации о специфике условий работы исследовательского зонда на орбите ИСЛ;
- выявление наличия и уточнение нижнего предела возможного магнитного поля Луны;
- получение информации, способствующей предварительному определению параметров гравитационного поля Луны;
- изучение собственного излучения Луны: исследование интенсивности и спектрального состава гамма-излучения поверхности, определение теплового излучения, измерение рентгеновского излучения пород лунной поверхности;
- выявление наличия ионосферы Луны и уточнение ее параметров;
- регистрация полного потока ионов и электронов солнечного ветра;
- регистрация солнечного корпускулярного и космического излучения;
- регистрация в межпланетном и окололунном пространстве метеорных частиц;
- получение информации для разработки способов и средств адаптации исследовательских зондов, специализированных для работы на орбите ИСЛ.
Для выведения КА «Луна-10» использовалась четырехступенчатая ракета-носитель «Молния-М». В баллистической схеме экспедиции можно выделить четыре последовательно реализуемых этапа: выведение, перелет, торможение, орбитальный полет ИСЛ.
Автоматическая станция Е6С была создана на базе автоматической станции «Луна-9» (Е6М) и состояла из траекторного блока и отделяемого искусственного спутника Луны. Масса КА после отделения от разгонного блока «Л» составляла 1583,7 кг, из которых
746,4 	кг - масса топлива (181,6 кг горючего и 564,8 кг окислителя).
Искусственный спутник Луны
Для сокращения сроков подготовки к запуску и в соответствии с возложенными на него задачами ИСЛ был сделан простым по конструкции и по составу обо-
1- искусственный спутник Луны;
2- система отделения спутника;
3 - баллоны с газом;
4 - аппаратура радиоси стемы измерений;
КА «Луна-10»:
5 - жидкостный ракетнь двигатель;
6 - управляющий двига тель;
7 - аппаратура системы астроориентации
Искусственный спутник Луны:
1 - протонная ловушка; 3 - датчик магнитометра
2 - антенны;
123


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
рудования. Конструктивно ИСЛ представляет собой единый герметичный контейнер, предназначенный для размещения служебной аппаратуры и блоков научной аппаратуры, не приспособленных для работы в открытом космосе.
Космический аппарат «Луна-10»
Космический аппарат запущен 31 марта 1966 г. в 13 ч 46 мин 59 с. Все участки выведения прошли штатно, и уже после этого названная «Луной-10» станция была выведена на траекторию полета к Луне. КА отделился от разгонного блока «Л» в 15 ч 4 мин 57 с. В результате маневра станция «Луна-10» была выведена на окололунную орбиту и стала первым в мире искусственным спутником Луны. Параметры его орбиты оказались близкими к расчетным значениям и составили:
- высота в апоселении -1027 км;
- высота в периселении - 350 км;
- период обращения - 2 ч 58 мин 11 с;
- наклонение орбиты - 67° 9'
Срок активного существования ИСЛ составил 56 сут., что определялось ресурсом бортовых химических источников тока. За это время со спутником было проведено 219 сеансов связи, получена ценная научная информация. Научная информация передавалась как в процессе перелета к Луне, так и при движении ИСЛ по орбите вокруг Луны. Программа полета станции «Луна-10» выполнена полностью.
На участке траектории между Землей и Луной была измерена интенсивность первичного космического излучения. При полете спутника по окололунной орбите удалось провести целый комплекс научных исследований. Впервые были получены данные об общем химическом составе Луны по характеру гамма-излучения ее поверхности. В результате обработки полученных гамма-спектров был сделан вывод: лунные породы принадлежат к типу базальтовых пород Земли, а их радиоактивность намного меньше, чем у гранитов, но не выше радиоактивности земных базальтов.
На орбите ИСЛ было измерено альбедо проникающего корпускулярного излучения от первичного космического излучения. Измеренная интенсивность корпускулярного излучения подтвердила факт отсутствия в окололунном пространстве каких-либо аномалий, сходных с радиационными поясами Земли. Были обнаружены квазистационарные потоки мягкой корпускулярной радиации в области «хвоста» магнитосферы Земли на расстоянии, равном ~60 радиусам Земли.
Космические аппараты серии Е6-ЛФ
Космические аппараты серии Е6-ЛФ («лунный фотограф») предназначены для отработки методики вывода ИСЛ на экваториальную орбиту и проведения комплекса исследований Луны и окололунного пространства, включая проведение фотосъемки приэкваториальных областей лунной поверхности. Серия Е6-ЛФ состоит из двух аппаратов: КА «Луна-11» и КА «Луна-12». Второй аппарат является дублером первого. КА «Луна-11» - второй искусственный спутник Луны. Запущен 24 августа 1966 г. КА «Луна-12» - третий искусственный спутник Луны, запущен 22 октября 1966 г.
В программу экспедиции входили следующие задачи:
- фотосъемка поверхности Луны в районе экватора и последующая передача на Землю фотоизображений;
- определение характеристик гравитационного поля по данным измерений эволюции экваториальной орбиты;
- исследования интенсивности и спектрального состава гамма-излучения лунной поверхности;
- регистрация метеоритных частиц;
- изучение радиационной обстановки вблизи Луны;
- обнаружение рентгеновского флуоресцентного излучения Луны;
- измерение интенсивности радиоизлучения в длинноволновом диапазоне;
- измерение коэффициента отражения лунной поверхностью ультрафиолетовой части спектра для определения ее структуры;
- проверка работоспособности зубчатых пар и подшипников качения в космических условиях с целью изучения возможности их применения при создании самодвижущихся зондов, предназначенных для контактного исследования лунной поверхности.
Для выведения КА серии Е6-ЛФ использован ракетно-космический комплекс в том же составе, что и для предшествующих «лунных» аппаратов - трехступенчатая PH «Молния-М» с разгонным блоком «Л». Баллистическая схема экспедиции выбрана во многом сходной со схемой полета КА «Луна-10».
Автоматическая станция Е6-ЛФ создана на базе автоматической станции «Луна-9» (Е6М) и состоит из объединенных в одну конструкцию модернизированного траекторного блока базового аппарата и дополнительного отсека для служебных и научных приборов, предназначенных для работы на перелете и на орбите ИСЛ.
Проектные результаты расчета баллистической схемы показали потребную величину импульса торможения меньше, чем в экспедициях «Луны-9» и «Луны-10», что привело к изменению объема топливных баков
124


Глава 3
- РМЧ-1 - регистратор метеоритных частиц (ГЕОХИ);
- радиометр СЛ-1 - для изучения радиационной обстановки вблизи Луны (НИИЯФ МГУ);
- РФЛ-Ф - прибор для обнаружения рентгеновского флуоресцентного излучения Луны (ФИАН);
- «Кассиопея КЯ-4» - прибор для измерения интенсивности радиоизлучения в длинноволновом диапазоне (ГАИШ);
- спектрофотометр УС-3 - для определения структуры лунной поверхности путем измерения коэффициента отражения ультрафиолетовой части спектра (НИИЯФ МГУ).
Космический аппарат «Луна-11»
Старт PH «Молния-М» с автоматической станцией «Луна-11» произведен с космодрома Байконур 24 августа 1966 г. в 11 ч 03 мин 21 с. Старт с опорной орбиты и отделение от РБЛ прошли в штатном режиме. КА вышел на окололунную орбиту, за 38 суток активного существования проведено 137 сеансов связи.
Космический аппарат серии Е6-ЛФ:
1 - баллоны с газом для исполнительных органов системы астроориентации;
2 - фототелевизионное устройство;
3 - радиатор системы терморегулирования;
4 - радиометр;
5 - приборный отсек;
6 - химическая батарея;
7 - оптико-механический
блок системы астроориентации;
8 - антенна;
9 - электронный блок системы астроориентации;
10 - управляющие двигатели;
11 - корректирующе- тормозная двигательная установка;
12 - баллоны с газом
КТДУ: бака окислителя - с 412 до 342,5 л (диаметр с 924 до 868 мм), бака горючего - с 273 до 215 л. После доработки КТДУ получила индекс С5.5Ф. Полностью сохранен (по конфигурации, исполнению и в большой степени по содержимому) цилиндрический отсек основного блока объединенной системы управления. Дополнительный приборный отсек - герметичный контейнер - монтируется на месте АЛС («Луна-9») или ИСЛ («Луна-10»), Вместо одного из навесных отсеков траек- торного блока и радиовысотомера размещены фототелевизионные установки. Для проведения исследований Луны и межпланетного пространства на борту станции «Луна-11» установлены следующие научные приборы:
- гамма-спектрометр 3134-03 - для исследования интенсивности и спектрального состава гамма-излучения лунной поверхности, характеризующего тип лунных пород (ГЕОХИ);
ТРЕТЬЕ ПОКОЛЕНИЕ «ЛУННИКОВ»: КА «ЛУНА-15» - «ЛУНА-24»
Полеты к Луне автоматических космических аппаратов семейства Е6 позволили решить многие приоритетные задачи, о которых было рассказано в предыдущих разделах. Однако для следующего шага в реализации намеченной стратегии изучения Луны - именно детального ее исследования - потребовалось значительно расширить функциональные возможности как самих космических аппаратов и их бортовых систем, так и используемых в лунных миссиях зондирующих средств.
В отношении зондирующих средств, работающих в контакте с поверхностью, ставилась задача сделать их подвижными, многофункциональными в части проведения научных экспериментов, с большим ресурсом работоспособности в климатических условиях Луны. Одна из важнейших задач планетологии - всестороннее изучение природных веществ исследуемого объекта, и в арсенале ученых должны были появиться принципиально новые беспилотные зондирующие средства челночного типа, позволяющие использовать с этой целью богатейшие возможности земных лабораторий. Разработка обоих видов зондирующих средств весьма перспективна, ведь только для Луны пока возможны альтернативные варианты. Наступила пора применять и зондирующие средства дистанционного действия со значительно большими исследовательскими возможностями, нежели ранее.
125


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
Решение всех этих задач предполагало и появление на космическом аппарате дополнительных устройств, агрегатов и бортовой аппаратуры, обеспечивающих работу новых зондов, и сами зонды становились более сложными и массивными аппаратами, чем те, которые применялись в экспедициях КА серии Е6.
Одновременно с этим решалась и основная конструкторская задача - создавался универсальный служебный модуль, на котором, путем незначительной его модификации, могли устанавливаться зондирующие средства любого из вышеназванных видов. Все это
было создано и активно использовалось в период с 1969 по 1976 г.
Анализ различных проектно-конструкторских схем привел к выбору варианта автономного долгоживущего самоходного дистанционно-управляемого аппарата, получившего наименование луноход. На стадии замысла (С.П.Королев, А.Л.Кемурджиан) луноход рассматривался как вспомогательное средство - транспорт или радиомаяк - для пилотируемых экспедиций. В разработке Машиностроительного завода им. САЛавочкина (Н.Г.Бабакин) он приобрел вполне самостоятельное на-
Использование универсального служебного модуля в сочетании с различными видами полезной нагрузки в КА серий Е-8, Е8-5, Е8-5М, Е8-ЛС
“Луноход-1 ”, “Луноход-2
Герметичный приборный отсек с аппаратурой
Оптико-механ ические ТВ-ком еры с однострочной разверткой (сканеры)
Искусственные спутники Луны “Луна-19”, “Луна-22
t
м %
Унифицированная iRt ; платформа 3-го поколения | *
»■*
I
КА для доставки лунного грунта “Луна-15”, “Луна-16”, “Луна-18” “Луна-20”, “Луна-23”, “Луна-24”
КА для доставки лунохода “Луна-17”, “Луна-21”
126


Глава 3
значение и стал настоящей внеземной исследовательской лабораторией.
Для доставки на Землю образцов лунного грунта были созданы уникальные грунтозаборные устройства двух типов и возвратная ракета, использующая в качестве пусковой установки служебный модуль космического аппарата для возвратного взлета с поверхности Луны. Созданные комплексы бортовой научной аппаратуры дистанционного действия обеспечили выполнение задач картографирования и топографической съемки лунной поверхности, проведение исследований гравитационного и магнитного полей, определение химического состава при помощи гамма-спектрометра и др. На базе нового универсального служебного модуля, получившего наименование орбитально-посадочный блок (в ранних разработках - КТ), на Машиностроительном заводе им. С.А.Лавочкина создано третье поколение автоматических космических аппаратов для исследования Луны.
Эти аппараты совершали перелет к Луне по схеме, используемой КА второго поколения, но при этом появилась возможность увеличить его результирующую точность за счет проведения нескольких коррекций на траектории полета от Земли к Луне и на орбите ИСЛ.
Использование минимально возможного количества астроориентиров - Солнце и Земля - дало экономию по массе служебных систем, но при этом возник ряд дополнительных требований по баллистике: использование Земли накладывало ограничение на даты старта: ориентация не могла обеспечиваться, когда КА, Солнце и Земля находились на одной линии или если угол Солнце - КА - Земля был мал.
Для лунников третьего поколения, предназначенных для выполнения существенно более сложных исследовательских работ на лунной поверхности, нежели те, что совершили их предшественники, разработана принципиально иная схема посадки - полностью исключен этап неуправляемого сближения с поверхностью.
Более совершенные, с точки зрения своего конструктивного построения, насыщенности научной и служебной аппаратурой и их функциональных возможностей, более маневренные, эти аппараты, представлявшие полезную нагрузку существенно большей массы, чем их предшественники, нашли свое применение благодаря введению в эксплуатацию PH «Протон». Поэтому результативность совершаемых ими лунных экспедиций в начале этого применения во многом определялась успешностью начала эксплуатации новой ракеты-носителя. Третье поколение объединяет четыре серии космических аппаратов - Е-8, Е8-5, Е8-5М, Е8-ЛС, - о каждой из которых рассказывается в следующих разделах.
Космические аппараты серии Е8-5
Космические аппараты серии Е8-5 предназначены для осуществления мягкой посадки на поверхность Луны с целью забора образцов лунного грунта с глубины до 35 см и доставки их на Землю.
Серия Е8-5 состояла из четырех аппаратов: «Луна-15», «Луна-16», «Луна-18», «Луна-20». Каждая экспедиция по доставке образцов лунного грунта осуществлялась в разные календарные сроки и предусматривала участие лишь одного из аппаратов этой серии. «Луна-15» - пятый искусственный спутник Луны. Запуск был осуществлен 13 июля 1969 г. «Луна-16» - космический аппарат, совершивший «рейс» по маршруту «Земля - Луна - Земля» и доставивший на Землю образец лунного грунта. Запуск был осуществлен 12 сентября 1970 г. Запуск КА «Луна-18» был осуществлен 2 сентября 1971 г. КА был переведен на круговую окололунную орбиту, на которой осуществлялось маневрирование для отработки новых методов навигации и посадки на Луну. КА «Луна-20» был запущен 14 февраля 1972 г. и 21 февраля осуществил мягкую посадку на лунную поверхность.
В программу экспедиции входили следующие задачи:
Старт КА «Луна-16» с Луны
127


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
- проведение летных испытаний КА из вводимого в эксплуатацию третьего поколения автоматических зондов для исследования Луны;
- отработка новых в отечественной космонавтике методов навигации и технологии осуществления мягкой посадки исследовательского зонда на лунную поверхность;
- отработка технологии взятия проб образцов из подповерхностного слоя лунного грунта;
- доставка забранных образцов лунного грунта на Землю.
Для выведения КА серии Е8-5 использована четырехступенчатая ракета-носитель УР-500К «Протон» стартовой массой 690 т. На первых трех ступенях ракеты применяется самовоспламеняющееся топливо; че- тырехокись азота (АТ) и несимметричный диметилги- дразин (НДМГ). Четвертой ступенью служит разгонный блок «Д», работающий на керосине и жидком кислороде. На блоке «Д» установлен двигатель 11Д58 тягой 8550 кг (в пустоте) с удельным импульсом 345 с. Стартовая масса блока «Д» -17300 кг. Первые три ступени
РБ Д
Ракета-носитель УР-500К «Протон» с размещенным в головной наст КА
обеспечивают выведение головного блока, состоящего из четвертой ступени (блока «Д») и космического аппарата, на незамкнутую околоземную орбиту. Первым включением двигателя блока «Д» формируется опорная орбита ИСЗ, вторым включением КА выводится на траекторию полета к Луне. Управление работой блока «Д» происходит от системы управления космического аппарата.
Масса головного блока на опорной орбите составляет -19,2 т, на перелетную траекторию выводится полезный груз массой до 5800 кг.
При описании баллистической схемы экспедиции целесообразно выделить две ее составляющие: полет с поверхности Земли на Луну и обратный полет - с поверхности Луны на Землю. Полет по маршруту «Земля - Луна» состоит из следующих основных этапов:
- старт и последующее выведение ГБ на незамкнутую околоземную орбиту;
- формирование опорной орбиты со следующими параметрами: высота - -200 км, наклонение - 51,6 °;
- пассивный стабилизированный полет по опорной орбите в течение -1 ч;
- перевод ГБ на траекторию перелета к Луне и последующее отделение КА от РБД;
- перелет с проведением коррекции траектории (на трассе перелета к Луне возможно проведение двух коррекций траектории: через 31-36 ч и через 80-84 ч после старта);
- торможение КА и выход на селеноцентрическую орбиту, близкую к круговой;
- полет и маневрирование на орбите ИСЛ с целью выбора момента посадки;
- торможение и посадка КА на лунную поверхность;
- определение лунной вертикали и забор грунта.
Поскольку одна из основных задач экспедиции
КА серии Е8-5 - отработка новой для отечественной космонавтики технологии посадки исследовательского зонда на лунную поверхность, имеет смысл более подробно описать заключительные этапы полета по маршруту «Земля - Луна». При этом выбор момента возвратного старта также имеет жесткие временные рамки. Начиная с момента отделения от разгонного блока «Д», аппарат совершает полет к Луне как единое целое, в обратный путь отправляется лишь его составная часть - т.н. возвратная (взлетная) ракета. При этом в качестве стартовой площадки используется остающаяся на лунной поверхности посадочная платформа (орбитально-посадочный блок без навесных отсеков, сброшенных перед посадкой).
Полет по маршруту «Луна - Земля» состоит из следующих основных этапов:
- старт ВР в условиях ранее оговоренных ограничений;
128


Глава 3
полет по орбите ИСЛ
орбита Луны
полет по орбите ИСЗ
торможение и посадка на лунную поверхность
маневрирование на окололунной орбите
торможение и выход на орбиту ИСЛ
коррекция траектории
траектория перелета Земля - Луна
разгон
Баллистическая схема экспедиции
- перелет ВР в неориентированном состоянии с за- ным прохождением стадий аэродинамического тормо-
женйя и использования парашютной системы;
- мягкая ВА посадка на поверхность Земли. Возвращаемый аппарат входит в атмосферу со ско-
круткой вокруг любой из осей;
- отделение возвращаемого аппарата с образцами лунного фунта при достижении околоземного пространства;
- спуск ВА в земной атмосфере с последователь- ростью ~11 км/с и совершает баллистический спуск.
1 - возвращаемый аппарат;
2 - контейнер с лунным грунтом;
3 - рабочее положение штанги и бурового станка;
Работа АКК Е8-5 на поверхности Луны:
4 - корпус бурового станка;
5 - буровой снаряд;
6 - винт подачи;
7-вращатель
129


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
*
вы ключсние двигательной установки
орбита Луны
старт с
поверхности Луны
траектория перелета Луна-Земля \
ж
окончание разворота КА; включение радиовысотомера и измерителя скорости
УЧАСТОК УПРАВЛЯЕМОГО ТОРМОЖЕНИЯ
УЧАСТОК СНИЖЕНИЯ С МАЛОЙ СКОРОСТЬЮ
включение
основного
двигателя
выключение
основного
двигателя;
включение
двигателей
малой тяги
выключение
двигателей
Схема посадки КА на поверхность Луны
Величина перегрузки в процессе аэродинамического торможения достигает 315 ед. При уменьшении вертикальной скорости до -300 м/с на высоте 15 км вводится в действие парашютная система, и возвращаемый аппарат совершает мягкое приземление. Его месторасположение определяется по сигналу с радиопеленга- ционных передатчиков.
После забора образца лунного грунта и через 8 сут. 18 ч после взлета с Земли с ОПБ как со стартовой площадки к Земле стартует возвратная ракета, а через 11 сут. 16 ч ее возвратный аппарат совершает посадку
Схема полета ВР по маршруту «Луна - Земля»
Заключительный этап доставки на Землю образцов лунного грунта
130


Глава 3
Автоматический космический комплекс Е8-5:
1 - возвращаемый аппарат;
2 - буровой механизм;
3 - штанга бурового механизма;
4 - телефотометр;
5 - топливный бак;
6 - двигательная установка посадочной ступени;
7 - приборный отсек посадочной ступени;
8 - управляющие сопла;
9 - топливные баки ракеты;
10 - антенна;
11 - приборный отсек ракеты
на территории Советского Союза. Космические аппараты серии Е8-5 можно классифицировать как автоматические космические комплексы. Конструктивно АКК Е8-5 выполнен в виде блочной схемы, позволяющей в процессе экспедиции освобождаться от выполнивших свои функции элементов конструкции и бортовой аппаратуры. Космический аппарат состоит из орбитально-посадочного блока (унифицированный блок, базовый для всех лунных непилотируемых аппаратов третьего поколения) и взлетной ракеты.
Для решения одного из основных слагаемых целевой задачи - забора проб лунного грунта - на посадочной ступени установлено грунтозаборное устройство, которое состоит из трех основных частей:
- бурового станка с системой электрических приводов и бурового снаряда;
- штанги, на которой укреплен буровой станок (механизм выноса ГЗУ);
- приводов, перемещающих штангу в вертикальной и горизонтальной плоскостях (по азимуту и углу места).
Посадочное устройство предназначено для поглощения кинетической энергии аппарата в момент касания лунной поверхности и состоит из четырех опор.
Амортизированная опора посадочного устройства АКК Е8-5:
1 - опорный диск; 3 - амортизатор
2 - V-образный подкос;
Возвратная ракета АКК Е8-5
1 - возвращаемый аппарат;
2 - ленточное крепление возвращаемого аппарата;
3 - антенны радиокомплекса ВР;
4 - приборный отсек ВР;
5 - топливные баки ВР
131


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
крышка кон геймера
крышка парашютом) oiсека
кон 1еинер ми . in HHOI о I р\ н I а
к a pa in и» I ими oi сек
L
амин мы
аккл м\1И1 орман баI арен
ашемнын
нерек.1н>ча1е.и>
переда 1ЧИКМ
корни вишращаемо! о аппарата
Возвращаемый аппарат АКК Е8-5
Возвратная ракета представляет собой самостоятельный ракетный блок. Двигатель ВР - однокамерный жидкостной реактивный двигатель КРД-61 (С5.61) тягой 1850 кг. Компоненты топлива: горючее несимметричный диметилгидразин, окислитель - тетроксид азота. Три сферических бака образуют систему для размещения компонентов топлива. На центральном баке укреплен цилиндрический приборный отсек диаметром 56 см, внутри которого установлен комплекс служебной аппаратуры ВР. Масса ВР на поверхности Луны - 512 кг. Возвращаемый аппарат (в некоторых публикациях используется термин спасаемый аппарат) представляет собой металлический шар диаметром 50 см, на внешнюю поверхность которого нанесено теплозащитное покрытие.
В экспедициях аппаратов серии Е8-5 автоматический космический комплекс исполнял роль сложного роботизированного инструмента, добывающего и доставляющего интересующие ученых образцы лунных пород для проведения их всесторонних исследований уже в земных лабораториях. Поэтому из научной аппаратуры на борту находились лишь приборы, определяющие температурные и радиационные условия как на участке перелета, так и на поверхности Луны.
Космический аппарат «Луна-16»
По своей конструкции, решаемым задачам и составу бортовой аппаратуры АКК «Луна-16» является полным аналогом АКК «Луна-15». Старт с АКК «Луна-16» произведен с космодрома Байконур 12 сентября 1970 г. в 16 ч 25 мин 52 с. На пути к Луне-14 сентября проведена коррекция траектории. АКК с помощью системы управления и оптических датчиков системы ориентации был точно сориентирован в пространстве относительно Солнца и Земли таким образом, чтобы двигатель КТДУ принял заданное для коррекции направление.
После ряда операций по ориентации АКК и программных разворотов был включен двигатель посадочной ступени, в результате чего скорость АКК «Луна-16» уменьшилась до значения, обеспечивающего переход в режим снижения. Сразу после включения двигателя были сброшены два навесных отсека.
В процессе спуска аппарат удерживался в строго определенном положении стабилизирующими органами системы управления. Высота над поверхностью Луны на начало торможения составляла 13,28 км, а на момент выключения двигателя - 2,45 км. После выключения двигателя аппарат в течение 43 с совершал
132


Космический аппарат «Луна-16» в сборочном цехе
свободное падение. На высоте 600 м от поверхности вновь начал работать основной двигатель КТДУ в режиме регулируемой тяги в соответствии с выбранной программой управления и поступающей информацией от доплеровского измерителя скорости ДА-018 и радиовысотомера «Вега». На высоте 20 м скорость аппарата снизилась примерно до 2 м/с. Основной ЖРД был выключен, и дальнейшее торможение происходило с помощью двигателей малой тяги.
На высоте около 2 м по команде от гамма- высотомера «Квант» ДМТ были выключены, и 20 сентября в 8 ч 18 мин АКК «Луна-16» совершил мягкую посадку на поверхность Луны в районе Моря Изобилия. При этом вертикальная скорость аппарата в момент касания поверхности составила 4,8 м/с. Селенографические координаты места прилунения: 0° 41' 04" ю.ш. и 56° 18' 03" в.д. Отклонение от расчетной точки посадки составило 1,5 км. Протяженность трассы полета от точки схода с орбиты до точки посадки составила 250 км.
Бурение поверхностного слоя до глубины 35 см и извлечение грунта производилось специальным буром, представляющим собой пустотелую трубу с резцами на торце. Одновременно с бурением измерялись плотности исследуемой породы. Скорость углубления бура в лунную породу контролировалась с Земли. После окончания бурения бур с лунной породой был введен в корпус бурового станка. Включением привода штанги грунтозаборного устройства она была поднята в вертикальное положение и повернута на 180 ° вокруг своей оси. Бур был подведен к приемному отверстию герметичного контейнера возвращаемого аппарата.
Селенографическая карта района посадки «Луны-16» с автографами участников проведения этапов посадки и забора образцов грунта
Очередная команда с Земли переместила бур с лунной породой внутрь контейнера. Затем произошло отделение бура от буровой установки. После этого приемное отверстие в контейнере возвращаемого аппарата автоматически герметично закрылось. Штанга с буровым станком была отведена от возвратной ракеты.
Кроме решения основной задачи - взятия проб лунного грунта - производились также измерения температуры элементов конструкции посадочной ступени и уровня радиации на лунной поверхности, результаты которых передавались на Землю.
Далее прошли подготовка к старту и старт возвратной ракеты. Старту возвратной ракеты предшествовала закладка в ЗУ ее системы управления величины скорости, необходимой для взлетного разгона. Запуск ВР с поверхности Луны состоялся по команде с Земли 21 сентября в 10 ч 43 мин 21 с. По достижении необходимой скорости, равной 2708 м/с, был выключен двигатель, и ракета с возвращаемым аппаратом по баллистической траектории устремилась к Земле. Завершающий этап экспедиции длился 84 ч. В течение этого времени Центр управления полетом регулярно проводил траекторные измерения, по результатам которых уточнялся район приземления возвращаемого аппарата.
При подлете возвратной ракеты к Земле по радиокоманде, выданной 24 сентября в 4 ч 50 мин, произошло отделение от нее возвращаемого аппарата. В 8 ч 10 мин он вошел в плотные слои атмосферы Земли со скоростью 10950 м/с. Максимальные перегрузки, действующие на аппарат в процессе аэродинамического торможения, достигали 315 ед. Температура пограничного слоя при этом превышала 10000 °С.
В 8 ч 14 мин самолетами и вертолетами поискового комплекса, которые сосредоточились в ожидаемом районе приземления возвращаемого аппарата, были


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
Возвратный аппарат АКК «Луна-16», побывавший на поверхности Луны
приняты его радиосигналы, а затем спуск на парашюте уже визуально наблюдался с вертолета, который сопровождал его до поверхности Земли. В 8 ч 26 мин возвращаемый аппарат совершил посадку на Землю в восьмидесяти километрах юго-восточнее города Джезказган. Предварительный осмотр показал, что аппарат успешно выдержал условия полета.
Возвращаемый аппарат с образцами лунной породы доставили на Машиностроительный завод им. САЛавочкина, здесь из него был извлечен контейнер с грунтом.
Космический аппарат «Луна-18»
По своей конструкции, решаемым задачам и составу бортовой аппаратуры АКК «Луна-18» - полный аналог АКК «Луна-15», «Луна-16». Старт четырехступенчатой ракеты-носителя УР-500К «Протон» с АКК «Луна-18» (Е8-5) произведен с космодрома Байконур 2 сентября 1971 г. в 16 ч 40 мин 40 с. Для выхода на траекторию полета к Луне использована принятая для аппаратов этой серии промежуточная околоземная орбита - опорная орбита ИСЗ. Общая масса комплекса после его отделения от РБД - 5778 кг.
Космический аппарат «Луна-20»
АКК «Луна-20» является полным аналогом своих предшественников; запущен с космодрома Байконур 14 февраля 1972 г. в 6 ч 27 мин 58,5 с с помощью четырехступенчатой ракеты-носителя УР-500К «Протон». Выход на траекторию полета к Луне осуществлен с ис¬
пользованием промежуточной околоземной орбиты. Общая масса АКК «Луна-20» после отделения от разгонного блока составляла 5789 кг. Масса всего аппарата на поверхности Луны -1907 кг, масса возвратной ракеты на поверхности Луны - 513,565 кг. Стартовая масса спасаемого аппарата составляла 35,4 кг, а при входе в атмосферу Земли вместе с возвращаемым грунтом - 36,9 кг. Общая масса пробы грунта, доставленного «Луной-16», составила 101 грамм.
Главным результатом полета «Луны-16» стала доставка образцов лунного грунта на Землю. Была достигнута возможность непосредственного изучения в земных лабораториях, с применением мирового уровня достижений в области научно-технических средств, исследовательских методик и технологий, состава вещества ближайшего к Земле небесного тела - сделан весьма важный шаг для познания происхождения и эволюции Солнечной системы.
После вскрытия контейнера в Институте геохимии и аналитической химии АН СССР им. В.И.Вернадского выяснилось, что лунный грунт, представляющий собой образец зрелого морского реголита, - сыпучий разнозернистый темно-серый (черноватый) порошок. В нем содержалось около 20 % фрагментов первичных пород среди обломков, крупностью более 0,5 мм. Другой тип частиц, являющийся продуктом переработки лунного мелкодисперсного вещества, т.н. брекчии, содержание которых в реголите растет с увеличением экспозиционного возраста, составил около 40 %.
Порошок легко формуется и слипается в отдельные рыхлые комки. Эта особенность существенно отличает реголит от земной бесструктурной пыли; по этому свойству он напоминает влажный песок или комковатую структуру земных почв. При этом зернистость реголита увеличивается с глубиной. По химическому составу
Такими увидели пробы лунного грунта на Земле
134


Глава 3
вещество лунного грунта представляет размельченную горную породу базальтового типа. Дозиметрические исследования не обнаружили значительного превышения интенсивности гамма-излучения лунного вещества над интенсивностью гамма-излучения земных пород с малым содержанием естественных радиоактивных элементов.
Грунт, доставленный АКК «Луна-20», представляет собой рыхлое разнозернистое вещество светло-серого цвета, значительно более светлого, чем реголит из Моря Изобилия. По сравнению с грунтом «Луны-16» в нем меньше оплавленных частиц. Более светлый оттенок реголита «Луны-20» подтверждается исследованием альбедо. Значение альбедо оказалось выше, чем у образцов, доставленных «Луной-16», «Аполлоном XI» и «Аполлоном XII».
Космические аппараты серии Е8-5М
Космические аппараты серии Е8-5М предназначены для осуществления мягкой посадки на поверхность Луны с целью забора образцов лунного грунта с глубины до 2,5 м и доставки их на Землю. Серия Е8-5М состоит из двух аппаратов: КА «Луна-23», КА «Луна-24». Каждая экспедиция, являющаяся продолжением выполнения и развития программы, реализуемой аппаратами серии Е8-5 по доставке образцов лунного грунта, осуществлялась в разные календарные сроки и предусматривала участие лишь одного из аппаратов этой серии. Запуски «Луны-23» осуществлен 28 октября 1974 г., КА «Луна-24» - 9 августа 1976 г.
Задачи КА «Луна-243» м «Луна-24» были полностью идентичны:
- продолжение отработки новых методов навигации и посадки на Луну;
- продолжение выполнения программы изучения лунных пород в различных районах на поверхности Луны;
- отработка новой технологии взятия проб;
- доставка забранных образцов лунного грунта на Землю.
КА «Луна-23» вследствии аварийной посадки на Луну (опрокидывание) задачи свои не выполнила.
Средства выведения, баллистическая схема экспедиции, последовательность выполняемых операций полностью совпадают с примененными в экспедициях АКК серии Е8-5. Масса головного блока на опорной орбите составляет -19,2 т, на перелетную траекторию выводится полезный груз массой до 5800 кг.
Серия Е8-5М базируется на модифицированном автоматическом космическом комплексе Е8-5. Усовершенствования коснулись в основном служебных систем орбитально-посадочного блока и возвращаемого
Старт к Земле КА «Луна-24»
Структурное построение АКК Е8-5М
аппарата, а также применено грунтозаборное устройство нового типа.
Основные отличия связаны с заменой грунтозаборного устройства. Новое буровое устройство ЛБ09, разработанное в КБ общего машиностроения и его
135


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
Ташкентским филиалом, состоит из буровой головки, буровой штанги с колонкой и механизмом забора грунта, механизма подачи буровой головки, механизма перегрузки керна и контейнера для укладки керна. Уникальная буровая машина ЛБ09 достаточно миниатюрна - весом всего 27 кг и высотой около 3 м.
По сравнению с предыдущими экспедициями изменен принцип забора проб грунта. В процессе бурения грунт поступает во внутреннюю полость штанги, где расположена гибкая трубка-грунтонос и механизм, который подхватывает грунт и удерживает его в виде столбика на протяжении всего процесса бурения. По окончании бурения грунтонос с грунтом извлекается из внутренней полости штанги и наматывается на барабан, размещенный в специальном контейнере. Этот контейнер затем устанавливается в герметизируемую капсулу возвращаемого аппарата возвратной ракеты. Максимальная глубина бурения составила 2,3 м. Масса возвратной ракеты на поверхности Луны -
516,5 	кг. Стартовая масса возвращаемого аппарата составляет 35,4 кг, а при входе в атмосферу Земли вместе с помещенными в него образцами грунта 36,9 кг. Разница в ассе возвращаемого аппарата при старте и входе в атмосферу обусловлена также и тем, что грунтонос наматывается на седечник, имеющий определенную массу.
Космические аппараты серии Е8
Космические аппараты серии Е8 предназначены для доставки на поверхность Луны самоходного аппарата - лунохода (Е8Л) - и проведения научных исследований на лунной поверхности. Серия Е8 состоит из двух аппаратов КА «Луна-17» с аппаратом «Луноход-1» и КА «Луна-21» с «Луноходом-2».
Работы по созданию следующего аппарата этой серии прекращены в связи с закрытием отечественной программы исследования Луны космическими средствами. «Луноход-3», полностью подготовленный для работы в составе очередной лунной экспедиции, помещен в музей НПО им. САЛавочкина. Каждая экспедиция осуществлялась в разные календарные сроки и предусматривала участие лишь одного из аппаратов этой серии. Запуск аппарата «Луна-17» осуществлен 10 ноября 1970 г., КА «Луна-21» -8 января 1973 г.
В программу экспедиции входили следующие задачи:
- исследование радиационной обстановки на трассе перелета к Луне, в окололунном пространстве и на поверхности Луны;
- изучение рентгеновского космического излучения;
- движение по Луне с передачей на Землю телевизионного изображения лунной поверхности;
Посадка лунохода
- изучение топографических и селеноморфологических особенностей местности;
- определение химического состава и физико-механических свойств грунта;
- эксперименты по лазерной локации Луны;
- проведение инженерно-технических исследований.
Так же, как и остальные космические аппараты,
предназначенные для исследования Луны и относящиеся к их третьему поколению, запуск лунников серии Е8 предусмотрен с космодрома Байконур с помощью PH УР-500К «Протон», выведение на опорную орбиту и последующий перевод на траекторию перелета к Луне -двухимпульсной работой разгонного блока «Д».
Старт с Земли, движение по траектории, коррекции, переход на орбиту спутника Луны, маневрирование на орбите и посадка на поверхность Луны проводятся по тому же сценарию, что и в экспедиции КА «Луна-16». После посадки и проведения соответствующей подготовки осуществляется сход «Лунохода-1»на лунную поверхность и последующее выполнение им научной программы по управляющим командам экипажа с Земли.
Космические аппараты серии Е8, как и аппараты серии Е8-5, можно классифицировать как автоматические космические комплексы. Автоматический космический аппарат Е8 состоит из орбитально-посадочного блока (употребляется также первоначальное наименование - корректирующе-тормозной модуль), самоходного, управляемого с Земли, аппарата 8ЕЛ (лунохода) и трапов для схода лунохода на поверхность Луны. Орбитальнопосадочные блоки по конструкции, назначению и составу служебной и научной аппаратуры идентичны для всех КА серии Е8.
136


Глава 3
Баллистическая схема экспедиции АКК серии Е8:
1 - участок выведения на орбиту ИСЗ;
2 - пассивный участок на орбите ИСЗ;
3-разгон;
4 - первая коррекция;
5 - вторая коррекция;
6 - первое торможение;
7 - третья коррекция;
8 - второе торможение; 9-точка посадки
Общий вид АКК серии Е8:
1 - блок баков;
2 - радиовысотомер;
3 - жидкостный реактивный микродвигатель системы стабилизации;
4 - топливный бак системы стабилизации;
5 - трап;
6 - баллон с азотом для системы астроориентации;
7 - телекамера;
I > 8-остронаправленная антенна;
9 - коническая спиральная антенна;
10 - солнечная батарея (в закрытом положении);
16 11 - «Луноход-1»:
12 - телефотокамера;
13 - штыревая антенна;
14 - изотопный источник тепла;
15-микродвигатель системы ориентации;
16 - доплеровская аппаратура;
17 - сбрасываемый отсек;
18 - сопло основного двигателя;
19 - посадочное устройство
137


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
Орбитальнопосадочный блок предназначен для обеспечения перелета по трассе Земля - Луна, включая коррекции траектории, выход на орбиту искусственного спутника Луны, формирование предпосадочной окололунной орбиты, сход с орбиты и посадку на лунную поверхность. Конструкция ОПБ, лишенная сбрасываемых отсеков, образует посадочную ступень. Верхняя часть посадочной ступени предусматривает возможность установки и крепления на ней лунохода. Съезд лунохода на поверхность Луны («вперед» - «назад», в зависимости от рельефа в месте посадки) осуществляется по специальным откидным трапам, укрепленным на блоке баков посадочной ступени.
Автоматический самоходный аппарат «Луноход-1»
В состав самоходного шасси, разработанного в НИИтрансмаш под руководством А.Л.Кемурджиана, входят ходовая часть с колесными движителями на упругой подвеске (или блок колес шасси на торсионной подвеске), блок автоматики шасси и система безопасности движения (прибор оценки проходимости).
Ходовую часть образуют восемь колес с индивидуальными электромеханическими приводами, объединенные попарно в четыре блока - два блока колес левого борта и два блока колес правого борта. Каждый блок колес с помощью кронштейна крепится к основанию приборного отсека лунохода.
Самоходное шасси имеет восемь моторколес, каждое из которых является ведущим. Диаметр каждого из колес по грунтозацепам составляет 510 мм, ширина 200 мм. Колесная база шасси -170 мм, а ширина колеи -1600 мм. Шасси обеспечивает передвижение лунохода вперед (с двумя скоростями) и назад, повороты на месте и в движении. Поворот может осуществляться только за счет различной скорости вращения колес правого и левого бортов или за счет разнонаправлен- ности их вращения.
Торможение осуществляется переключением тяговых электродвигателей шасси в режим электродинамического торможения. Для удержания лунохода на уклонах и его полной остановки включаются дисковые тормоза с электромагнитным управлением. Управление движением шасси осуществляется через систему
«Луноход-1». Конструктивно-компоновочная схема:
1 - корпус лунохода (герметичный приборный отсек);
2 - выносной блок аппаратуры «Рифма»;
3 - телекамеры;
4 - уголковый лазерный отражатель;
5 - привод остронаправленной антенны;
6 - остронаправленная антенна;
7 - коническая спиральная малонаправленная антенна;
8 - верхнее днище приборного отсека (радиатор-охладитель);
9 - крышка (панель солнечной батареи);
10 - телефотометры;
11 - изотопный источник тепловой энергии;
12-девятое колесо (измеритель пройденного пути);
13 - прибор оценки проходимости для определения физико-механических свойств грунта;
14 - штыревая антенна;
15 - моторколесо;
16 - блок колес шасси на торсионной подвеске
138


Глава 3
«Луноход-1» на испытаниях
дистанционного управления луноходом как по командам, поступающим по командной радиолинии с Земли, так и по сигналам бортовой автоматики.
Для обеспечения связи с КА и луноходом задействованы разработанные для советских лунных пилотируемых программ «Л1» и «ЛЗ» средства наземного радиотехнического комплекса «Сатурн-МСД» на НИП15 (г. Уссурийск) и «Сатурн-МС» на НИП10 (г. Симферополь), НИП14 (г. Щелково) и НИП16 (г. Евпатория). Основу НРТК «Сатурн-МС» составляют приемные и передающие антенны с диаметром антенны 25 м. Диаметр приемных антенн на НИП10 и НИП15 - 32 м. Для проведения угломерных измерений на НИП16, помимо антенн КТНА200 наземного радиотехнического комплекса «Сатурн-МС», привлекаются антенны АДУ1 ООО комплекса «Плутон».
Управление самоходным аппаратом осуществляет, как уже ранее было сказано, экипаж из Центра управления луноходом. Экипаж лунохода, получая на Земле телевизионные изображения и телеметрическую информацию, с помощью специализированного пульта управления обеспечивает выдачу команд на луноход. Центр управления полетом КА Е8, как и Центр управления луноходом, размещался на НИП10 под Симферополем. Там же оборудован лунодром, на котором экипаж отрабатывает различные «путевые ситуации», возможные или возникающие в реальности.
Космический аппарат «Луна-17»
Стартовая масса второго космического аппарата серии Е8 КА «Луна-17» составляла 5660 кг, после выхода на селеноцентрическую орбиту - 4200 кг, а на поверхности Луны -1900 кг. КА «Луна-17» запущен с космодрома Байконур 10 ноября 1970 г. в 17 ч 44 мин 01 с.
Анализ состояния и работы бортовых систем показал возможность активного функционирования автоматического аппарата на лунной поверхности. Успешное функционирование продолжалось 10,5 месяцев.
КА «Луна-17» в цехе
Подготовка к полету «Лунохода-1»
Космический аппарат «Луна-21»
Стартовая масса третьего космического аппарата серии Е8, КА «Луна-21», составляет 5700 кг. КА «Луна-21» запущен с помощью ракеты-носителя УР-500К «Протон» с космодрома Байконур 8 января 1973 г. в 9 ч 55 мин 38 с.
16 января 1973 г. в 01 ч. 35 мин КА «Луна-21» совершил посадку на восточной окраине Моря Ясности, внутри кратера Лемонье. Посадка КА произошла всего лишь в 3 м от края кратера диаметром около 40 м, расположенного внутри кратера Лемонье. В 4 ч 14 мин «Луноход-2» съехал с посадочной ступени ОПБ на поверхность Луны и приступил к выполнению программы.
139


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
Благодаря опыту, приобретенному при управлении первым луноходом, средняя скорость движения «Лунохода-2» была выше: 340 м/ч против 140 м/ч, а пройденное расстояние за лунный день доходило до
16,5 	км. На второй лунный день, 12 февраля 1973 г., луноход достиг ближайшего выступа береговой линии Залива Лемонье (холмы Встречные). Далее он исследовал предгорья гор Тавр, обследовал крупный кратер диаметром 2 км.
14 марта «Луноход-2» вернулся в морскую зону и направился к разлому Борозде Прямой. 13-18 апреля луноход обогнул разлом с юга и вышел на его восточную границу.
В третий лунный день (с 10 по 23 марта) «Луно- ход-2» проводил исследования в южной части кратера Лемоье. Четвертый лунный день (10-22 апреля) работы самоходного аппарата целиком были посвящены изучению тектонического разлома, названного Бороздой Прямой.
Общее расстояние, пройденное аппаратом за 4 лунных дня, составило 36,2 км. При движении аппарата по поверхности Луны проводились исследования физикохимических и магнитных свойств лунного грунта, было получено 93 панорамы, из них 18 - стереопанорам при перемещении лунохода на 30-100 см. Проводились также сеансы лазерной локации с помощью французского уголкового отражателя и фотоприемника лазерного сигнала.
На пятый лунный день, 9 мая 1973 г. луноход, вы- браясь из кратера, «зачерпнул» солнечной батареей пыль со стенки кратера. В результате пыль налипла и на батарею, и на радиатор-охладитель. За счет запыле- ния упал зарядный ток, а из-за того, что пыль попала на радиатор, нарушился тепловой режим: за сутки температура в отсеке выросла до +47 °С.
В последний раз телеметрическая информация с «Лунохода-2» принята 10 мая 1973 г.
Космические аппараты серии Е8-ЛС
Космические аппараты серии Е8-ЛС предназначены для проведения комплекса научных исследований межпланетного, окололунного пространства и Луны с орбиты ее искусственного спутника. Серия Е8-ЛС состоит из двух аппаратов: «Луна-19» (запущен 28 сентября 1971 г.) и «Луна-22» (запущен 29 мая 1974 г.). В программу экспедиции входил ряд задач:
- создание долговременно функционирующего в окололунном пространстве искусственного спутника Луны;
- уточнение модели гравитационного поля Луны и соответствующих констант;
- проведение картографической съемки Луны;
КА «Луна-19» на орбите ИСЛ
- альтиметрирование отдельных участков лунной поверхности в зонах возможных посадок лунных зондов - как автоматических, так и пилотируемых;
- получение и передача на Землю фотометрического изображения отдельных участков лунной поверхности;
- проведение комплекса научных исследований в области изучения магнитного и гравитационного полей Луны, характеристик солнечных и галактических космических лучей малых энергий, интенсивности и спектрального состава гамма-излучения лунных пород, плотности метеорного вещества в космическом пространстве, в т.ч. для АКК «Луна-22», характеристик приповерхностного слоя окололунной плазмы, а также регистрация низкочастотного космического радиоизлучения;
- получение информации для разработки перспективных способов и средств адаптации исследовательских зондов, специализированных для работы на орбите ИСЛ, в т.ч. для АКК «Луна-22», инженерно-технические эксперименты по исследованию триботехнических характеристик антифрикционного покрытия на орбите Луны и по изучению изменения характеристик покрытий с различными отражающими свойствами.
Средства выведения КА серии Е8-ЛС идентичны примененным для запуска КА серий Е8, Е8-5, Е8-5М. Баллистическая схема экспедиции на этапах, предшествующих формированию рабочей орбиты ИСЛ, и при последующем маневрировании аналогична схеме полета АКК «Луна-17». Общая продолжительность работы на ОИСЛ рассчитана на период не менее 3 месяцев.
Автоматический космический комплекс серии Е8-ЛС создан на базе аппаратов серии Е8. При этом для
140


Глава 3
Малонанравленная антенна Датчик патрульного дозиметра
Радиатор- охладитель СТР
Топливные баки
Датчик регистрации микрометеорных частиц
Телефотометры
Топливный бак для ЖРС
Жидкостные реактивные сопла (ЖРС)
Гелиевый баллон ; командного давления
Магнитометр Микродвигатель газовый МДГ — « ЖРС
Солнечная батарея (в закрытом положении)
Штыревая антенна Приборный контейнер
Азотные баллоны 18 ш г.
Топливные баки ДУ
Антенна радиовысотомез рау
ШЯь.
Топливный баллон для ЖРС Датчик аппаратуры регистрации микрометеорных частиц
Датчик гамма- спектрометра Гелиевый баллон ^ '
наддува Гелиевый баллон системы наддува^
Малонаправленная Приборный Основной Двигатель блока антенна отсек
двигатель малой тяги
Направленная антенна Сопло стабилизации МДГ при работе ДУ
Гелиевый баллон системы наддува
Автоматический космический комплекс серии Е8-ЛС
снижения затрат при его разработке максимально использованы конструктивные узлы и агрегаты лунохода и унифицированной орбитально-посадочной ступени лунников серии Е8, объединенные в неразделяющуюся в полете конструкцию.
В связи со специализацией аппарата под спутниковые задачи на ОПБ не установлены трапы для съезда лунохода, посадочное устройство и доплеровская аппаратура. Навесные отсеки сделаны неотделяемыми. Помимо телевизионных камер, на борту КА установлены научные приборы, состав которых несколько различен для «Луны-19» и «Луны-22». Так, на АКК «Луна-19» установлены следующие приборы:
- патрульный дозиметр РВ2НЛС для контроля радиационной обстановки, а также для изучения различных характеристик солнечных и галактических космических лучей малых энергий (НИИЯФ МГУ);
- автоматическая радиометрическая лаборатория АРЛ для определения интенсивности и спектрального состава гаммаизлучения лунных пород (ГЕОХИ);
- магнитометр СГ59М для изучения магнитного поля Луны с датчиками, установленными на штанге длиной около двух метров (ИЗМИРАН);
- аппаратура СИМРМЧ для определения плотности метеорного вещества в космическом пространстве.
На АКК «Луна-22» установлены:
- патрульный дозиметр РВ2Н1 с автономным записывающим устройством для контроля радиационной обстановки, а также для изучения различных характеристик солнечных и галактических космических лучей малых энергий (НИИЯФ МГУ);
- автоматическая радиометрическая лаборатория АРЛМ для определения интенсивности и спектрального состава гаммаизлучения лунных пород (ГЕОХИ);
- магнитометр СГ70 для изучения магнитного поля Луны с датчиками, установленными на немагнитной штанге длиной около 2 м (ИЗМИРАН);
- аппаратура СИМРМЧ для определения плотности метеорного вещества в космическом пространстве;
- прибор АКР1 для регистрации низкочастотного космического радиоизлучения в диапазоне частот 50 кГц-1 МГц (ГАИШ).
В экспедиции АКК «Луна-19» получены следующие научные результаты:
1. 	С орбиты 135 х 127 км получены изображения района лунной поверхности с границами 30-60 ° ю. ш.
141


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
и 20-30 ° в. д., а также результаты изучения радиационной и микрометеоритной обстановки.
2. Наблюдения за эволюцией орбиты в течение первых двух месяцев активного существования спутника позволили выявить асимметрию северного и южного полушарий Луны.
3. Получен временной ход интенсивности протонов солнечных космических лучей с энергиями от 1 до 40 МэВ и протонов галактических космических лучей с энергией более 30 МэВ.
4. Установлено, что полет «Луны-19» большую часть времени (-75 %) проходил в период высокой активности Солнца. Получены усредненные за большую часть периода работы КА количественные данные о потоках протонов солнечных космических лучей в диапазоне энергий от 1 до 40 МэВ.
5. Получена значительная научная информация о квазистационарных и нестационарных проявлениях солнечной активности в космических лучах.
Научная программа полета АКК «Луна-22» выполнена полностью.
ВТОРОЕ ПОКОЛЕНИЕ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕНЕРЫ: «ВЕНЕРА-4» - «ВЕНЕРА-8»
Начать исследования Венеры автоматическими космическими аппаратами, созданными в ОКБ-1 С.П.Королева, не удалось. Наиболее успешными оказались запуски КА «Венера-2» и «Венера-3» (серия ЗМВ), но связь с ними была потеряна еще до подлета к планете. Очередное «астрономическое окно»
для выполнения этой задачи открывалось в июне 1967 г. Решение комиссии Президиума Совета Министров СССР по военно-промышленным вопросам, предписывающее Машиностроительному заводу им. С.А.Лавочкина изготовить и запустить в 1967 г. две автоматические межпланетные станции к Венере, вышло 20 июля 1966 г.
Несмотря на то, что конструкторский коллектив Г.Н.Бабакина уже начал проработки в части формирования задач и принципов построения АМС нового типа, предназначенных для комплексного исследования планет, создать менее чем за год принципиально новые аппараты было просто невозможно. Поэтому планы по созданию перспективных АМС пришлось отложить, и базовым для выполнения поставленной задачи стал аппарат ЗМВ1, разработанный в ОКБ-1 под руководством С.П.Королева.
При подготовке новых аппаратов проведен ряд существенных доработок, устранявших в первую очередь те недостатки, крторые были выявлены в процессе полета АМС «Венера-2» и «Венера-3». Изменения коснулись обеих структурных составляющих АМС ЗМВ1: и орбитального отсека, и спускаемого аппарата. После всех переделок станции ЗМВ1 потеряли свои названия, данные им еще С.П.Королевым. Вместо этого они стали называться по назначению и году пуска, например «Венера-67» (или В-67) и т.д.
Для орбитального аппарата это было связано с поддержанием необходимого температурного режима, т.е. недопущением наблюдаемого ранее перегрева как основного отсека, так и солнечных батарей. Кроме того, в предшествующих венерианских экспедициях фиксировалось плохое прохождение на борт радиокоманд. Вместо коробчатой была разработана
Спускаемый аппарат КА «Венера-8» на поверхности планеты
142


Глава 3
новая монолитная конструкция панелей с заданной теплоемкостью.
Еще более серьезным переделкам подверглась система терморегулирования основного отсека. Специалисты ОКБ завода им. С.А.Лавочкина предложили более простой в производстве и надежный в эксплуатации газовый контур СТР. Для подтверждения работоспособности новой схемы СТР на предприятии началась разработка термовакуумной камеры с имитатором Солнца и космического пространства, строительство которой (первой в СССР) было завершено уже в январе 1967 г. Испытания в камере аналога летной станции подтвердили работоспособность новой СТР.
Еще одной доработкой стало повышение потенциала радиолинии «Земля - борт». С одной стороны, специалисты НИИ приборостроения (ныне РНИИ КП) повысили чувствительность бортовых приемников, а с другой стороны, в ОКБ завода им. САЛавочкина были разработаны т.н. 4- и 2-заходные логопериодические конусные антенны, которые обеспечивали устойчивую радиосвязь на трассе перелета до дальности 100 млн километров. Для исключения взаимовлияния (интерференции) на штангах малонаправленных антенн установлены специальные отражатели. Установленный на «Венере-67» датчик наличия Венеры (чего не было раньше) предназначался для предотвращения захвата Венеры при поиске Земли в при- планетном сеансе.
Однако наиболее существенной переработке подвергся спускаемый аппарат, который, можно сказать, был разработан заново. К этому моменту Академия наук пересмотрела модель атмосферы Венеры и привела в техническом задании на аппарат, утвержденном 24 ноября 1966 г., более высокие расчетные значения температуры (425 °С против 330-350 °С для «Венеры-3») и давления (1-10 атмосфер против 1,5-5), что и привело к необходимости заново проектировать спускаемый аппарат, причем в сверх- сжатые сроки. Именно последнее обстоятельство заставило Г.Н.Бабакина принять решение о разработке и изготовлении станции только в варианте со спускаемым аппаратом. Это давало возможность направить усилия на всестороннюю наземную отработку для достижения высокой надежности и получения приоритетных результатов. Впоследствии на базе станции «Венера-67» были созданы межпланетные станции «Венера-69», «Венера-70» и «Венера-72». В каждой экспедиции спускаемые аппараты все глубже и глубже погружались в атмосферу Венеры, пока, наконец, не достигли поверхности планеты, что обеспечило успешное завершение первого этапа ее исследования.
Космические аппараты серии В-67
Космические аппараты серии В-67 предназначены для получения рекогносцировочных сведений об условиях проникновения к поверхности Венеры исследовательского зонда (спускаемого аппарата) путем его десантирования с подлетной траектории в атмосферу Венеры и исследования ее физико-химических параметров в процессе спуска к поверхности планеты.
Запуск аппарата «Венера-4» осуществлен 12 июня 1967 г. В программу экспедиции входили следующие задачи:
- доставка СА в припланетную область и обеспечение требуемых условий по баллистике для проникновения СА в атмосферу Венеры;
- проникновение СА в атмосферу Венеры до максимально возможной глубины (предельная глубина погружения в атмосферу Венеры определялась границей соответствия термостойкости и прочности СА, созданного изначально на основе предположительных исходных данных, оказываемым на него реальным внешним воздействиям, изменяющимся по мере спуска; предполагалось, что возможность посадки будет реализована в том случае, если значения температуры и давления у поверхности планеты не превысят предельных для СА значений);
- осуществление попытки посадки СА на поверхность планеты;
- релортажная передача телеметрической информации в процессе спуска в атмосфере планеты.
Для выведения КА серии В-67 использована четырехступенчатая PH «Молния-М» стартовой массой 305 т, обладающая большей грузоподъемностью, нежели PH «Молния», с помощью которой осуществлялось выведение автоматических аппаратов 2МВ и ЗМВ.
Общий вид КА В-67
143


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
Земля
Баллистическая схема экспедиции КА серии В-67
Выбор баллистической схемы экспедиции определен с учетом ряда основополагающих факторов.
Астрономическая дата пуска существенно влияет на величину скорости разгона КА при его уходе с орбиты ИСЗ к Венере. Ряду условий должна удовлетворять траектория перелета. Во-первых, выведение на нее КА должно осуществляться с минимальными энергетическими затратами - это приводит к получению максимального веса полезной нагрузки. Во- вторых, выбранная траектория должна обеспечить по возможности минимальную скорость подхода КА к Венере, чтобы уменьшить перегрузки СА при его входе в атмосферу Венеры и снизить, таким образом, требования к его прочности и теплозащите. В-третьих, выгодной является та траектория, при которой в момент подлета КА к Венере расстояние до него от Земли будет возможно меньшим: в этом случае создаются наиболее благоприятные условия радиосвязи. В-четвертых, траектория должна обеспечивать минимально возможный расход энергии на проведение коррекции.
Баллистическая схема полета предусматривает выведение КА на попадающую траекторию. Район входа в атмосферу Венеры выбирается таким образом, чтобы диаграмма излучения антенны СА при его снижении на парашюте была направлена на Землю. В ходе перелета, продолжительность которого составляет 120-130 суток, предусмотрено проведение одной или двух коррекций траектории. Спускаемый аппарат при входе в атмосферу за счет аэродинамического торможения снижает свою скорость с 11,2 км/с до 210-240 м/с, при этом перегрузки достигают 300 д.
Автоматический космический аппарат В-67 состоит из орбитального аппарата и спускаемого аппара¬
тов. Спускаемый аппарат размещается в головной части КА и крепится к орбитальному отсеку с помощью стяжных лент. Орбитальный аппарат представляет собой герметичный отсек с корпусом цилиндрической формы (иногда его именуют орбитальным отсеком), в торцевой части которого размещена корректирующая двигательная установка. К корпусу отсека крепятся также две раскрывающиеся панели солнечных батарей, элементы АФС (малонаправленные и остронаправленная антенны радиокомплекса), датчики системы ориентации, радиаторы СТР, элементы конструкции и выносные приборы комплекса научной аппаратуры (штанга магнитометра и датчики научных приборов). Блок астроприборов установлен на проти- вобликовом экране.
Поскольку после экспедиции «Венеры-3» Академия наук, как уже ранее было отмечено, пересмотрела модель атмосферы Венеры, и в техническом задании на аппарат конструкция СА была коренным образом переработана. СА имеет шарообразную форму диаметром 103 см и конструктивно состоит из двух герметичных отсеков: приборного и парашютного.
Главным научным результатом полета «Венеры-4» стало проведение первых прямых измерений температуры, плотности, давления и химического состава атмосферы Венеры. За время спуска в атмосфере Венеры зафиксированы изменения температуры от 33 до 262 °С. После пересчета показаний давления, плотности и температуры в точке максимального проникновения СА было получено значение величин давления 17-20 атмосфер, температуры - 262 °С. Такие параметры атмосферы соответствовали высоте над поверхностью -28 км. Газоанализаторы показали преимущественное содержание в атмосфере Венеры


Глава 3
^ разделение
\
\
торможение
отстрел крышки и ввод парашютной системы
ъ
\
снижение на парашюте передача научной информации
\\
\
отстрел парашюта передача информации с поверхности планеты
тт
углекислого газа (-90 %) и совсем незначительное содержание кислорода и водяного пара. Научные приборы орбитального аппарата КА «Венера-4» показали отсутствие у Венеры радиационных поясов, а магнитное поле планеты оказалось в 3000 раз слабее магнитного поля Земли. Кроме того, с помощью индикатора УФ-излучения Солнца была обнаружена водородная корона Венеры, содержащая примерно в 1000 раз меньше водорода, чем верхняя атмосфера Земли. Атомарный же кислород индикатором обнаружен не был.
Космические аппараты серии В-69
Космические аппараты серии В-69 предназначены для получения рекогносцировочных сведений об
\ условиях проникновения к поверх¬
ности Венеры исследовательского зонда (спускаемого аппарата) путем его десантирования с подлетной траектории в атмосферу Венеры и исследования ее физикохимических параметров в процессе спуска к поверхности планеты.
Серия В-69 состоит из двух идентичных аппаратов: «Венера-5» и «Венера-6». Так же, как в предыдущем случае, дублирование аппаратов, совершающих независимые друг от друга экспедиции, сделано для повышения надежности выполнения целевой задачи. КА «Венера-5» запущен 5 января 1969 г., КА «Венера-6» -10 января того же года. Программа экспедиции включала и новые, по сравнению с «Венерой-4», задачи:
- произвести измерение освещенности в атмосфере планеты;
- обеспечить измерение высоты над поверхностью планеты в диапазоне 50-10 км.
Для выведения КА В-69, как и при запуске КА В-67, использована четырехступенчатая ракета-носитель «Молния-М» стартовой массой 305 т. Баллистическая схема полета аналогична схеме предшествующей экспедиции. Изменения, внесенные в конструкцию СА, привели к увеличению его массы: 410 кг против 373 кг у «Венеры-4». В итоге масса собранного и заправленного КА В-69 составила 1130 кг.
145


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
Космические аппараты серии В-70
Назначение космических аппаратов серии В-70 аналогично назначению аппаратов В-67, В-69, но с результирующей задачей осуществить посадку СА на поверхность Венеры. Основные отличия (при сохранении остальных задач) от программ предшествующих экспедиций:
- измерение высоты над поверхностью планеты в диапазоне 25-1 км;
- осуществление посадки СА на поверхность планеты;
- передача с поверхности телеметрической информации в течение 30 мин результатов гамма- спектрометрических измерений для определения типа поверхностных пород планеты.
КА «Венера7» (В-70) запущен с площадки № 31 космодрома Байконур 17 августа 1970 г. в 08 ч 38 мин 21,745 с ракетойносителем «Молния-М» с задержкой 2,5 с. За четыре месяца полета станции
КА В-70 после отделения спускаемого аппарата
КА «Венера-7» в сборочном цехе
к Венере было проведено 124 сеанса радиосвязи. В последний месяц перелета началась подготовка к посадке спускаемого аппарата, для чего было проведено три пробных (18 и 28 ноября и 8 декабря) и одно штатное захолаживание (11 декабря) с включением вентилятора холодного контура СА и отключением автоматики. В результате к моменту отделения температура внутри СА достигла расчетной величины 5-10 °С. С 5 по 7 декабря был произведен заряд химической батареи СА, который выключился по интегральному счетчику ампер-часов при значении емкости 60 А ч.
КА «Венера-7» вошел в атмосферу планеты под углом -53 ° к местному горизонту. При входе в атмосферу произошло разделение орбитального и спускаемого аппаратов. Во время аэродинамического торможения скорость СА относительно планеты уменьшилась с 11,5 км/с до 200 м/с. При этом максимальные перегрузки достигали 380 ед., а температура между ударной волной и корпусом аппарата равнялась 11000 °С.
На высоте около 55 км от поверхности Венеры, при внешнем давлении порядка 0,7 атм., система автоматики осуществила ввод в действие парашюта, и 15 декабря в 08 ч 34 мин 10 с спускаемый аппарат «Венеры-7»
146


Глава 3
впервые в мире совершил посадку на поверхность на ночной стороне Венеры в 2000 км от утреннего терминатора.
Главным результатом полета КА «Венера-7» стало впервые осуществленное в практике мировой космонавтики проникновение исследовательского зонда к поверхности планеты Венера, вплоть до контакта с нею. Получена информация о температуре атмосферы Венеры на участке спуска и у ее поверхности. По полученным данным выявлен адиабатический характер изменения температуры. Это позволило, используя уравнения гидростатического равновесия и газового состояния и данные измерений предыдущих станций, рассчитать распределение давления и плотности в атмосфере Венеры по высоте вплоть до поверхности. Получены следующие результаты: давление у поверхности Венеры составляет 90+15 атмосфер, температура-475 ±20 °С.
Космический аппарат В-72
Общая масса КА «Венера-8» составила 1184 кг. КА «Венера-8» запущен с площадки № 31 космодрома Байконур 27 марта 1972 г. в 07 ч 15 мин 6,231 с ракетой-носителем «Молния-М». Научная программа экспедиции «Венера-8» выполнена в намеченном объеме.
Приборы СА «Венеры-8» позволили получить ценную научную информацию как в процессе спуска, так и при работе на поверхности планеты. Температура и давление атмосферы у поверхности в месте посадки «Вене- ры-8» равны соответственно 470 ± 8 °С и 90 ± 1,5 атм. Это очень близко к результатам, полученным с «Венеры-7», совершившей посадку на ночной стороне планеты.
Вновь установленный фотометр ИОВ-72 показал, что освещенность поверхности Венеры при угле Солнца
5,5 	° составляет 350 ±150 люкс - свидетельство того, что поверхности планеты достигает лишь небольшая часть солнечного излучения. Вследствие перегрева прибор работал только на участке парашютного спуска. Тем не менее, полученные данные позволяют сделать вывод, что при нахождении Солнца в зените освещенность будет составлять не менее 1000-3000 люкс этого вполне достаточно для получения фотоизображений.
Полетом КА «Венера-8» завершился этап рекогносцировочного исследования Венеры, на котором удалось получить достоверные данные о параметрах атмосферы планеты, а также об уровне освещенности на ее поверхности и первые представления о характере и содержании венерианских пород в месте посадки СА «Венера-8».
147


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
'И.'&.Ъарлиш
АО «ЦЭНКИ»
РАБОТЫ КОНСТРУКТОРСКОГО БЮРО ОБЩЕГО МАШИНОСТРОЕНИЯ ПО СОЗДАНИЮ ГРУНТОЗАБОРНЫХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ЗАБОРА ГРУНТА НА ЛУНЕ И МАРСЕ
Во второй половине 1960-х гг. в процессе проведения поисковых проектно-конструкторских работ по созданию обитаемого поселения на Луне сотрудники Конструкторского бюро общего машиностроения совместно со смежниками приобрели значительный опыт работ по созданию оборудования и научной аппаратуры для лунного поселения. Это позволило начать конкретные разработки отдельных видов оборудования, например каротажно-буровой установки для получения кислорода из лунного грунта.
Развитию работ по разработке различных вариантов буровых устройств способствовало подключение к этим работам сотрудников созданного в ноябре 1969 г. Ташкентского филиала КБОМ, которое возглавил
В.Г.Елисеев, и группы специалистов Института автоматики Академии наук Киргизской ССР, возглавляемой членом-корреспондентом (впоследствии вице-президентом) этой академии О.Д.Алимовым, имевшего опыт создания буровой техники.
В.П.Бармин
В.Г.Елисеев
В конце 1970 г. по инициативе В.П.Бармина была сформулирована программа создания первоочередных исследовательских установок и реализации научных экспериментов по созданию Луны и Марса, подписанная академиком В.П.Барминым, вице-президентом АН СССР, директором ГЕОХИ А.Н.Виноградовым и Главным конструктором ОКБ завода им. С.АЛавочкина С.С. Крюковым.
В КБОМ внимание было обращено прежде всего на проработку решений по надежному взятию сплошных проб грунта с глубины до 3 м при сохранении его стратификации (послойности). Одновременно КБОМ и филиалом совместно с ОКБ завода им. С.АЛавочкина были начаты работы по реализации программы запу-
Здание КБОМ 148


Глава 3
В.С.Дмитриев
Большое внимание при разработке ГЗУ было уделено созданию буровой головки, реализующей ударновращательный способ бурения, породоразрушающего инструмента и механизма его подачи, специальных электродвигателей, а также выбору материалов и покрытий. Одной из самых сложных задач было создание грунтозаборного инструмента с лентопротяжным устройством, обеспечивающим подачу набранного грунта в эластичную оболочку (чулок) без нарушения стратификации. Учитывались заданные жесткие требования по массе ГЗУ (не более 55 кг), температурные условия при работе на Луне (±150 °С), глубокий вакуум (до 10-14 мм. рт. ст.), значительные линейные, вибрационные и ударные перегрузки при транспортировке, выведении на орбиту, посадке КА на Луну, спуске и посадке на Землю.
1 - механизм перегрузки;
2 - буровая головка;
3 - грунтозаборный инструмент;
4 - механизм подачи;
5 - кабельная сеть и концевые выключатели;
6 - ферма;
7 - тепловая изоляция;
8 - блок управления
ска автоматического космического корабля Е8-5М со стартового комплекса ракетой УР-500К «Протон», выполнению работ грунтозаборным устройством на Луне и доставке на Землю лунного грунта возвращаемым аппаратом космического корабля. Эти работы были одобрены Министерством общего машиностроения, что нашло отражения в приказе С.А.Афанасьева от 11 апреля 1972 г.
В результате совместной работы специалистов КБОМ, НПО им. САЛавочкина, ГЕОХИ АН СССР, КБА и других предприятий были уточнены схема работ Е8-5М при его посадке на Луну, технология работы ГЗУ на Луне по командам с Земли, способ размещения образца грунта в спускаемом аппарате и доставка грунта на Землю.
Автоматический космический корабль Е8-5М с ГЗУ ЛБ-09
149


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
Для обработки ГЗУ потребовалось разработать более 20 программ проведения экспериментов и испытаний, спроектировать и изготовить более 40 наименований стендов и испытательной оснастки. В результате напряженного труда коллектив КБОМ, его филиала и смежных предприятий в 1974 г. был создан и успешно прошел испытания штатный образец лунного грунтозаборного устройства, которому был присвоен индекс ЛБ-09 (лунный бур).
Впервые ГЗУ ЛБ-09 было выведено в космос в составе автоматической межпланетной станции «Луна-23» в конце 1974 г. Прилунение этой станции оказалось неудачным, поскольку при посадке она упала набок и ГЗУ оказалась почти параллельной поверхности. Несмотря на то, что процесс бурения выполнить было невозможно, удалось опробовать работу механизмов в лунных условиях и проверить работу канала передачи телеметрических данных.
Следующий запуск ГЗУ ЛБ-09 в составе АМС «Луна-24» и мягкая посадка на поверхность Луны были осуществлены через два года. 18 августа 1976 г. было осуществлено взятие сплошного образца грунта с глубины 2,7 м без нарушения послойности.
Управления работой ГЗУ осуществлялось по радиокомандам, передаваемым из Центра дальней космической связи в Симферополе. Возвращаемым аппаратом лунный грунт был доставлен на Землю и
поступил для изучения в специально созданную лабораторию в ГЕОХИ. На 8-м Международном лунном конгрессе, проходившем в 1977 г. в Хьюстоне, полет АМС «Луна-24» и работа ГЗУ ЛБ-09 были оценены как выдающееся научно-техническое достижение советской космонавтики.
В середине 1970-х гг. в КБОМ и его филиале совместно с НПО им. С.А.Лавочкина наряду с завершением работ по созданию лунного грунтозаборного устройства проводились работы по созданию ГЗУ МБ-01 для обеспечения взятия пробы грунта на Марсе с глубины 2,5 м с последующей доставкой на Землю (проект «5М»). Уже в 1975 г. началась стендовая отработка ГЗУ. Однако работы по программе «5М» были прекращены в связи с тем, что Академия наук СССР не дала гарантий на невозможность занесения земных микробов на Марс и марсианских на Землю.
Наибольший вклад в создание ГЗУ ЛБ-09 внесли следующие сотрудники КБОМ и его Ташкентского филиала: В.П.Бармин, В.С.Дмитриев, В.Ф.Голубев, Е.И.Горюнов, В.Г.Елисеев, Б.П.Жуков, ВАКошелев,
A.В.Прокофьев, А.А.Прохоров, Э.Х.Шамгунов. За достигнутые спехи в создании ГЗУ ЛБ-09 В.П.Бармин,
B.С.Дмитриев и В.Г.Елисеев были удостоены Государственной премии СССР, а ряд сотрудников получили ордена и медали СССР.
150


Глава 3
‘В.'В>.Ксшиакс&, А.А/Ыфароб
АО ГНЦ «Центр Келдыша»
ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ КА С ЯДЕРНБ1МИ РЕАКТОРНЫМИ И РАДИ0И30- ТОПНЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ЭНЕРГИИ НА БОРТУ
Постановлением ЦК КПСС и СМ СССР от 3 июля 1962 г. на Государственный комитет СССР по авиационной технике было возложено создание спутников с ядерной реакторной энергоустановкой для систе-
Излучатель
Реактор
Защита
Проставка
Спутники "Космос - 367...1932"
Мощность электрическая, кВт Мощность тел ловая, кВт Загрузка урана-235, кг Масса, кг
3
100
30
930
Ядерная энергетическая установка БЭС-5
Защита
Излучатель
Мощность электрическая, кВт Мощность тепловая, кВт Загрузка урана-233, кг Масса, кг
5
150
11.5
980
Ядерная энергетическая установка ТЭУ-5
В.ЯЛихушин
мы морской радиолокационной разведки. Головным по спутнику было назначено ОКБ-52 во главе с В.Н.Челомеем. Создание бортовой электрической станции БЭС-5 с реактором на быстрых нейтронах и вынесенной из активной зоны термоэлектрической системой преобразования было поручено ОКБ-670 во главе с М.М.Бондарюком. Разработка термоэмиссионной установки ТЭУ-5 с реактором на медленных нейтронах и со встроенным в активную зону термоэмиссионным преобразователем велась под руководством Г.М.Грязнова в ОКБ-ЗОО, возглавляемом С.К.Туманским.
В 1963 г., в соответствии с новым постановлением, ГКАТ принял решение возложить на НИИ-1 (с 1965 г. - НИИ тепловых процессов, сначала Министерства общего машиностроения СССР, затем Российского космического агентства, ныне АО ГНЦ «Центр Келдыша» Госкорпорации «Роскос- мос») обязанности головной организации, отвечающей «за решение вопроса о ликвидации бортовых ядерных энергетических установок БЭС-5 и ТЭУ-5 после выполнения объектом заданной программы и при аварийных ситуациях».
Учитывая сложность, комплексность и исключительную значимость поставленной задачи, научное руководство взял на себя лично начальник института В.ЯЛихушин. Всю практическую деятельность по проблеме обеспечения радиационной безопасности возглавил ААЕременко - в то время начальник сектора лаборатории 6.
Прежде всего были сформулированы следующие принципы ОРБ:
- сохранение реактора ЯЭУ в подкритич- ном состоянии (т.е. без протекания цепной
151


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
реакции деления) до выхода КА с ЯЭУ на орбиту, в т.ч. во всех аварийных ситуациях;
- включение реактора ЯЭУ только на орбите ИСЗ;
- обязательное выключение реактора после выполнения объектом заданной программы, а также при возникновении аварийной ситуации;
- изоляция ЯЭУ от населения Земли в течение времени, необходимого для снижения активности выключенного реактора до безопасного уровня;
- при невозможности изоляции - диспергирование (дробление) ЯЭУ до уровней, обеспечивающих безопасность населения на территории выпадения фрагментов установки.
Как показал анализ, продолжительность изоляции выключенного реактора ЯЭУ типа БЭС-5 или ТЭУ-5 с тепловой мощностью порядка 100 кВт после выработки ресурса до года должна составлять не менее 300 лет. Такой срок обеспечивается пребыванием ЯЭУ на орбитах высотой более 800 км, получивших название «радиационно безопасных», а в последних документах Организации Объединенных Наций - «достаточно высоких орбит». С учетом сказанного рабочая орбита КА с ЯЭУ БЭС-5 высотой 265 км была недостаточно высокой. В связи с этим сотрудниками Центра Келдыша Ю.М.Еськовым и Е.П.Кузьминым было предложено организовать увод ЯЭУ с рабочей орбиты на радиационно безопасную и были обоснованы параметры соответствующей системы. С учетом рекомендаций специалистов Центра в ОКБ-52 была создана система увода отделенной от КА ЯЭУ на круговую орбиту высотой около 900 км.
Если задача изоляции решалась с помощью достаточно апробированных к тому времени методов и средств, то проблема диспергирования ЯЭУ не имела аналогов в практике космической деятельности. Требовалось разрушить содержащую ядерное топливо активную зону реактора массой несколько десятков килограммов до частиц размером не более нескольких сотен микрон и обеспечить рассевание образовавшихся фрагментов на площади не менее нескольких сотен квадратных километров.
По результатам сравнительного анализа ряда возможных методов диспергирования ЯЭУ БЭС-5, в которой использовалось относительно легкоплавкое ядерное топливо (сплав урана с 3 % молибдена (температура плавления - около 1400 К)), предпочтение было отдано методу аэродинамического разрушения. Он является наиболее надежным в силу того, что основан на естественном физическом явлении и в принципе может быть реализован без дополнительных систем и затрат массы.
Следует отметить, что анализ тепловых режимов ЯЭУ при реализации метода аэродинамического разру¬
шу. А. Анфимов
шения имеет ряд принципиальных отличий от анализа тепловых режимов спускаемых аппаратов. Среди них наиболее важными являются;
- значительное (на порядки) изменение в процессе спуска в атмосфере размеров и массы элементов конструкции реактора;
- необходимость определения размеров частиц, образовавшихся в результате разрушения радиоактивных конструкций.
В связи с этим потребовалась разработка целого комплекса новых методик расчета. К решению этой задачи наряду с опытными сотрудниками ААЕременко и будущим академиком НААнфимовым, привлекались молодые специалисты, среди которых были ААГафаров, Б.И.Бахтин, Е.В.Мешалкина, Т.П.Крылова.
Была обоснована возможность вылета твэлов из реактора в результате его аэродинамического разрушения. Расчеты по разработанным методикам позволили получить новый важный научный и практический результат - выявить существование оптимальной высоты полета, на которой вылет тепловыделяющих элементов (твэлов) из реактора обеспечивает их разрушение до частиц минимальных размеров. Оптимальные высоты и соответствующие им размеры частиц были рассчитаны для ряда твэлов с сердечниками из различных материалов (ядерных топлив). В частности, было показано, что при организации аэродинамического разрушения твэлов ЯЭУ БЭС-5 в оптимальных условиях максимальный конечный размер частиц не превысит 100 мкм. Таким образом, расчетным путем была обоснована возможность использования аэродинамического разрушения реакторных ЯЭУ в качестве метода ОРБ.
Для подтверждения результатов расчетов в Центре Келдыша под руководством ААЕременко и А.В.Косова был создан комплекс экспериментальных установок, позволяющий провести исследование всех этапов аэродинамического разрушения космической ЯЭУ - от реактора до частиц радиоактивных материалов.
152


X
ЭЛЕМЕНТ КОНСТРУКЦИИ
Нм»ш
t
ПЛАВЛЕНИЕ КРЫШКИ
79-8 А
2
ВЫЛЕТ АКТИВНОЙ ЗОНЫ
71-73
3
РЕГУЛИР. СТЕРЖНИ
53-64
4
ОТДЕЛЕНИЕ РЕАКТОРА
44-54
3
КОЖУК ИЗЛУЧАТЕЛЯ
41-67
Расчетная последовательность аэродинамического разрушения КА с ЯЭУ БЭС-5 при входе в атмосферу Земли
Исследования проводились на специально созданных газодинамических установках с электродуговыми и высокочастотными плазмотронами, установках лучистого, лазерного и индукционного нагрева. Одна из установок с электродуговым плазмотроном, созданная под руководством будущего академика А.С.Коротеева (в 1988-2016 гг. - директор и генеральный директор, с 2016 г. - научный руководитель Центра Келдыша), вобрала в себя все последние достижения в этой области. Она имела рекордную по тем временам (1975 г.)
мощность 12 МВт, что позволяло испытывать на ней модели реакторов, выполненные в масштабе 1:4, и полноразмерные образцы твэлов.
Испытания проводились, как правило, на образцах, выполненных по штатной технологии, только с заменой обогащенного урана на естественный. Конечная цель этих сложных и довольно опасных исследований заключалась в получении распределения по размерам продуктов разрушения сердечников твэлов.
d,
нкм
Г)
Г.
А.С.Коротеев
шальная высота вылета (выброса) твэлов из реактора ЯЭУ БЭС-5:
- размер частиц, образовавшихся после разрушения ЯЭУ;
Нв - высота вылета твэлов
153


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
J V
Исследование аэродинамического разрушения реактора ЯЭУ на экспериментальной установке Центра Келдыша
Исследование аэродинамического разрушения твэла ЯЭУ на экспериментальной установке Центра Келдыша
Следует отметить вклад в эту работу инженеров- исследователей, и прежде всего таких ведущих специалистов, как С.Г.Байдаков и Б.И.Бахтин, а также персонала стендов, который после сбора радиоактивных частиц осуществлял их обсчет под микроскопом.
Выполненный комплекс экспериментальных исследований с высокой достоверностью подтвердил результаты расчетов о возможности использования аэродинамического разрушения для обеспечения безопасности ЯЭУ. На основе выданных Центром Келдыша
рекомендаций на предприятии «Красная Звезда» были проведены доработки конструкции ЯЭУ БЭС-5.
Для подтверждения результатов наземных экспериментальных исследований ААЕременко и ААГафаровым при участии А.В.Косова и Б.И.Бахтина был разработан проект проведения летного эксперимента. В силу разных причин этот проект не был реализован. Тем не менее полномасштабные летные испытания системы аэродинамического разрушения ЯЭУ БЭС-5, созданной на основе рекомендаций Центра Келдыша, все-таки состоялись.
N*
N
' U+3% Мо - в стальной оболочке
■ U+34 Мо • в Мо оболочке • UC-Zro - без оболочки
иОг+ЮЧ Мо - в Мо оболочке
■ UO2 - в Мо оболочке
300
600
900
1200
1500
df,MKM
Гистограмма распределения частиц в продуктах аэродинамического разрушения твэлов ЯЭУ: di - размер частицы; Ni - число частиц размером di; N - общее число частиц
154


Глава 3
Радиационная защита
Система выброса сборки твэлов из корпуса реактора ЯЭУ БЭС-5
Как отмечалось в вышедшей в США в 1985 г. монографии «Космическая ядерная энергетика», советская система аэрокосмической ядерной безопасности прошла испытания 24 января 1978 г., когда спутник «Кос- мос-954» с ЯЭУ БЭС-5 в результате отказа системы увода вошел в земную атмосферу над северо-западом Канады. Высокая достоверность результатов всей проделанной ранее в Центре работы по обоснованию системы аэродинамического разрушения была подтверждена итогами осуществленной совместно канадскими и американскими специалистами программы воздушных и наземных поисков и сбора остатков спутника. Зарубежными специалистами влияние выпавших остатков на природную среду характеризовалось английским словом insignificant - незначительное, ничтожное.
Таким образом, отечественная система ОРБ, созданная в соответствии с рекомендациями Центра Келдыша, успешно прошла летные испытания и полностью решила поставленную перед ней задачу - предотвратила опасное радиационное воздействие на биосферу Земли.
Следует отметить, что после инцидента 1978 г. при Научно-техническом подкомитете Комитета ООН по космосу была создана специальная рабочая группа по ядерным источникам энергии. В представленном этой группой в 1980 г. докладе были впервые изложены согласованные на международном уровне принципы ОРБ, которые полностью совпадали с соответствующими отечественными принципами, разработанными при
ведущей роли Центра Келдыша. Они закреплены в документе «Принципы, касающиеся использования ядер- ных источников энергии в космическом пространстве», принятом Генеральной Ассамблей ООН в 1992 г.
После падения КА «Космос-954» для повышения надежности разрушения активной зоны реактора в конструкцию БЭС-5 была введена система принудительного выброса сборки твэлов из корпуса реактора. Она успешно сработала при аварийном возвращении на Землю в 1983 г. космического аппарата «Космос-1402», остатки которого затонули в южной части Атлантического океана. А когда на запущенном 12 декабря 1987 г. спутнике «Космос-1900» отказала штатная система выдачи команды на срабатывание системы увода, при подходе спутника к плотным слоям атмосферы датчики, срабатывающие под действием аэродинамического нагрева, выдали необходимые команды системе увода.
Параметры систем аэродинамического разрушения были обоснованы для целого ряда ЯЭУ, разрабатывавшихся в различных КБ (например, ЯЭУ «Енисей», более известной как «Топаз-2», разработки ЦКБМ (г. Санкт- Петербург), ЯЭУ «Геркулес» разработки РКК «Энергия»), и даже для ЯРД.
Однако возможности метода аэродинамического разрушения в определенной степени ограничиваются конструктивными особенностями ЯЭУ и теплофизическими характеристиками используемых в них материалов. В связи с этим уже на начальном этапе работ по
155


Развитие отечественных автоматических КА в 1960-е гг.
созданию ЯЭУ в нашей стране встал вопрос о разработке других методов их разрушения.
Применительно к ЯЭУ ТЭУ-5 большая кооперация организаций при ведущей роли Центра Келдыша осуществляла разработку жидкофазного и газофазного методов разрушения активной зоны химическими реагентами. Эксперименты показали возможность мелкодисперсного разрушения материалов твэлов химическими реагентами и в то же время выявили ряд принципиальных недостатков, препятствующих практической реализации такой системы ОРБ. Это обстоятельство в сочетании с отказом от использования ЯЭУ ТЭУ-5 на низких орбитах обусловило прекращение работ по химическому разрушению установки. Вместе с тем была показана перспективность газофазного метода применительно к ядерным ракетным двигателям с твердофазной активной зоной, в которых, в отличие от ЯЭУ, используется реактор открытого типа.
Большие успехи были достигнуты в разработке метода разрушения космических реакторов взрывом химических взрывчатых веществ, проводимой под руководством А.В.Косова. При этом отрабатывался оригинальный способ разрушения реактора струями кумулятивных зарядов, расположенных за радиационной защитой. В результате проведенных экспериментальных исследований, в т.ч. на модели реактора ЯРД в масштабе 1:4, было достигнуто разрушение на частицы размером менее 100 мкм до 95 % массы активной зоны реактора.
Следует также отметить проведенное группой сотрудников во главе с В.Н.Рыбиным обоснование метода разрушения реактора за счет собственного тепловыделения. Программа реакторных исследований этого метода не была реализована.
Последний спутник с реакторной энергоустановкой в нашей стране был запущен 14 марта 1988 г. В общей сложности на низкие околоземные орбиты был выведен 31 спутник с ЯЭУ БЭС-5, из которых 29 находятся на радиационно безопасных орбитах. Два спутника с ЯЭУ ТЭУ-5 были сразу выведены на радиационно безопасные орбиты высотой около 800 км. (Для справки: в США был запущен только один спутник с реакторной ЯЭУ).
Наряду с разработкой методов ОРБ для реакторных ЯЭУ и ЯРД, в Центре Келдыша велись также работы по обеспечению безопасности космических энергоустановок, использующих энергию распада некоторых радиоактивных изотопов. Первые КА с радиоизотоп- ными термоэлектрическими генераторами на основе полония-210 были запущены в нашей стране в 1965 г., а в 1970 и 1973 гг. на Луне работали луноходы с радио- изотопными блоками обогрева также на основе полония-210.
Радиоизотопный блок обогрева «Лунохода»
Радиоактивность радиоизотопных ЯЭУ максимальна при их запуске, а используемые в них изотопы обладают исключительно высокой радиотоксичностью. Поэтому для них была принята концепция сохранения целостности ампул с радиоизотопом во всех аварийных ситуациях, которая закреплена в «Принципах» ООН.
Один из наиболее неблагоприятных факторов для ампул - аэродинамический нагрев при аварийном возвращении в атмосферу, особенно со 2-й космической скоростью, характерной для межпланетных аппаратов, например «Луноходов». Хорошо отработанные решения по теплозащите для обычных СА в этом случае не подходили, т.к. в рабочем режиме тепловая энергия, выделяемая радиоизотопом, должна быть сброшена в космос с внешней поверхности ЯЭУ.
Первоначально на основе проведенных в Центре Келдыша расчетов совместно с разработчиками ЯЭУ была обоснована конструкция теплозащитной кассеты из графита с пирографитовыми прокладками. Эффективность решения подтвердили плазмотронные испытания, проведенные в Центре. Последней работой в этом направлении было обоснование надежности теплозащиты ампул с радиоизотопом плутоний-238 для АМС «Марс-96».
Подводя итоги более чем 30-летней истории применения космической ядерной энергетики в нашей стра¬
156


Глава 3
не, можно констатировать, что разработанные методы и средства обеспечения безопасности практически исключили нанесение вреда населению и биосфере Земли, в т.ч. в аварийных ситуациях.
В заключение следует отметить, что в настоящее время в нашей стране выполняются опытно-конструкторские работы, связанные с новым этапом использования ядерной энергетики в космосе. Наиболее важной среди этих работ является инициированный Центром Келдыша проект «Создание транспортно-энергетического модуля на основе ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса», выполняемый кооперацией предприятий Роскосмоса, Росатома и ряда других ведомств.
С учетом роста более чем на порядок мощности и ресурса ЯЭУ нового поколения, по сравнению с ЯЭУ первого поколения, изменяются некоторые принципы обеспечения их радиационной безопасности. Например, исключается возвращение радиоактивного реактора с рабочей орбиты на Землю и его диспергирование, в связи с чем функционирование ЯЭУ допускается только на радиационно безопасных орбитах. В рамках программ освоения дальнего космоса предусматривается применение безопасной радиоизотопной энергетики. Накопленный в нашей стране опыт создания и применения космических ядерных источников энергии - надежная основа для гарантированного обеспечения безопасности на новом этапе внедрения ядерной энергетики в космос.
Конструктивная схема кассеты:
1 - передняя пробка;
2 - наружный корпус;
3 - прокладки;
4 - внутренний корпус;
5 - ампульная зона;
6 - задняя пробка;
7-замок;
8 - стабилизаторы;
9 - балансировочный груз
157


Глава 4
РАЗВИТИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ АВТОМАТИЧЕСКИХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ в 1970-е гг.
КА «Зенит», «Янтарь», «Бион»
Создание системы специальной связи «Корунд», «Ручей»
КА «Молния-3», «Молния-1 С», «Радуга»
КС непосредственного телевещания «Экран»
КА «Горизонт»
Система «Парус» на основе КА «Циклон-Б»
Система «Цикада»
Система ПКО «ИС-М»
Система «OKQ»
Третье поколение КА для исследования Венеры: КА «Венера-9» - «Венера-16» Второе поколение КА для исследования Марса: КА «Марс-2» - «Марс-7» Третье поколение КА для исследования Марса: «Марс-96» («Марс-8») Космические программы «Метеор-2», «Метеор-3»
КА «Электро»
Автоматические универсальные орбитальные станции АУОС, котировочные и калибровочные КА КБ «Южное». КА «Кольцо», КА «Дуга-К»


Глава 4
ТК.Ахлшпой, '1.Ч.г4ниииса& А.Ъ.Стсраж
АО «РКЦ «Прогресс»
КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ В ИНТЕРЕСАХ КОНТРОЛЯ ЗА СОБЛЮДЕНИЕМ ДОГОВОРОВ ПО ОГРАНИЧЕНИЮ ВООРУЖЕНИЙ
ОТ «ЗЕНИТА» К «ЯНТАРЮ»
12 апреля 1957 г., за полгода до запуска первого искусственного спутника Земли, главный конструктор ОКБ-1 С.П.Королев подписал и направил на согласование президенту Академии наук СССР М.В.Келдышу письмо в Совет Министров СССР с предложением о возможности создания ориентированного спутника Земли с целью фотографирования земной поверхности. В письме, в частности, говорилось: «Работы, проведенные по ракетам, обеспечивающим возможность запуска искусственных спутников Земли, а также исследования в ряде других организаций показали, что в настоящее время имеется возможность приступить к разработке специализированного варианта ориентированного искусственного спутника Земли...».
В ОКБ-1, ГОИ им. С.И.Вавилова, ЦКБ КМЗ и многих других организациях различных отраслей промышленности под руководством С.П.Королева разворачиваются полномасштабные проектные изыскания и эскизное проектирование первого спутника наблюдения земной поверхности, фотографической аппаратуры для него и бортовых систем, обеспечивающих функционирование спутника на всех этапах его полета на орбите, спуска с орбиты и приземления.
Особое внимание уделялось созданию «комфортного» температурного режима для фотоаппаратуры, размещаемой внутри герметичного спускаемого аппарата и обозревающей земную поверхность через иллюминатор, а также определению с минимально возможной погрешностью скорости движения и высоты (дальности) спутника в момент фотографирования. Эти данные были необходимы для компенсации сдвига движущегося изображения в фокальной плоскости и исключения «смаза» изображения на фотопленке.
В1958 - начале 1959 г. уровень проработок был настолько высок, что практическая реализация спутника для наблюдения Земли не вызывала сомнений. Предложения ОКБ-1, согласованные со всеми участниками проекта, были приняты и в мае 1959 г. оформлены
АО «РКЦ «Прогресс»
специальным постановлением Правительства СССР. Спутник для фотографирования Земли получил наименование «Зенит-2».
Конструктивно КА «Зенит-2» состоял из спускаемого аппарата сферической формы, в котором устанавливалась фотоаппаратура с запасом пленки, и приборно-агрегатного отсека, где размещались бортовой комплекс управления и бортовые системы, обеспечивающие функционирование спутника и фотоаппаратуры. Срок активного существования первого в нашей стране космического аппарата фотографического типа «Зе- нит-2» на орбите был невелик - всего четверо суток, но по тому времени это было большим достижением. Главными ограничителями срока активного существования были невосполняемые в процессе полета запас электроэнергии химических источников тока, расходуемый запас сжатого газа исполнительных органов системы ориентации и стабилизации космического аппарата, а также запас фотографической пленки. По завершении срока активного существования включалась тормозная двигательная установка, спускаемый аппарат отделялся от приборно-агрегатного отсека, входил в плотные слои атмосферы. На высоте примерно 10 км вводилась в действие парашютная система, и спускаемый аппарат приземлялся. На месте посадки поисково-эвакуационная команда вскрывала спускаемый аппарат, извлекала кассету с экспонированной фотопленкой и спецрейсом самолета доставляла пленку потребителю.
ЦКБ «Красногорский завод» для КА «Зенит-2» была создана фотографическая аппаратура «Фтор-2» в составе трех длиннофокусных аппаратов СА-20, скомпонованных в спускаемом аппарате «веером» для обеспечения большого суммарного захвата на местности и топографического аппарата СА-34. По своим тактико-техническим характеристикам с учетом большой дальности (высоты орбиты) съемки такая аппаратура относилась к т.н. обзорному типу.
159


Развитие отечественных автоматических КА в 1970-е гг.
КА «Зенит-2». Период эксплуатации -1961-1970 гг. Всего запущено 82 космических аппарата
Первый успешный запуск КА «Зенит-2» с аппаратурой «Фтор-2» был осуществлен 26 апреля 1962 г. Выведенный на орбиту спутник получил открытое наименование «Космос-4». Этот спутник был изготовлен на опытном заводе ОКБ-1. Полученная информация была пригодна для решения важных стратегических задач и таила в себе потенциальные возможности в части решения широкого круга народно-хозяйственных задач для обеспечения социально-экономического развития страны.
В 1961 г. было принято решение о серийном изготовлении космических аппаратов «Зенит-2» на заводе «Прогресс», а конструкторское обеспечение серийного производства поручалось отделу № 25 ОКБ-1, расположенному в г. Куйбышеве и в дальнейшем преобразованному в филиал № 3 ОКБ-1.
Это стало возможным не случайно, т.к. уже в процессе работ по этому КА куйбышевские специалисты филиала № 3 ОКБ-1 и завода «Прогресс» по поручению головного КБ успешно выполнили ряд сложных разработок. Так, например, опыт приземления первых космонавтов вне космического корабля показал, что с этой жизненно важной операцией связаны определенные сложности и риск. Поэтому уже в 1962 г. начались поиски решения по более надежному выполнению этой операции. Г.И.Северин, в то время начальник лаборатории парашютно-десантных средств ЛИИ им. М.М.Громова, а в будущем академик РАН, предложил С.П.Королеву свою идею об использовании включений на последних секундах до встречи с землей твердотопливных тормозных двигателей для «гашения» скорости приземления. При этом перегрузки во время при¬
земления должны были гаситься до уровня требуемых, что позволило бы осуществлять посадку космонавтов в «родном» кресле спускаемого аппарата.
Идея в виде эскизов была передана для реализации в филиал № 3 ОКБ-1 Д.И.Козлову, который поручил ее инженерное решение группам А.А.Харченко и И.И.Теплова. Блок коммутации был быстро разработан и штатно прошел все испытания. А вот датчик измерения высоты проявил «коварство» и первоначально не обеспечивал выполнения ряда возложенных на него требований. Это и соизмеримые скорости раскрытия штыря измерения высоты и отстреливаемой защитной крышки, и углы встречи с различными типами грунтов, и боковые скорости сноса СА, и многое другое, что потребовало большого объема экспериментальной отработки. Технически сложная программа испытаний проводилась в цехе завода «Прогресс», а съемки в процессе экспериментов обеспечивала специальная бригада скоростной фотосъемки, направленная в г. Куйбышев лично С.П.Королевым.
Одновременно была разработана обширная программа летных испытаний на макете, которые в начальной стадии проходили в ЛИИ им. М.М.Громова при поддержке НИИ ПДС. По завершении первой очереди испытания переместились в Крым на мыс Чауда и были продолжены на макете спускаемого аппарата КА «Восход» со штатной системой приземления и штатной комплектацией, разработанной куйбышевскими специалистами системы.
Реализация основной части программы летных испытаний в Крыму была поручена одному из лучших
160


Глава 4
экипажей страны под командованием легендарного советского аса, дважды Героя Советского Союза Султана Амет-Хана. Это показывает, насколько значимой была на тот момент задача создания системы, которую разрабатывал филиал № 3 ОКБ-1. Все трудности и этапы испытаний удалось благополучно преодолеть, и вновь созданная система получила право на штатную эксплуатацию под названием «система мягкой посадки» (МП). Ее установили на очередной КА типа «Зенит-2». «Мягкое» приземление этого КА открыло дорогу для установки системы МП на пилотируемые КА. Впервые это было сделано на Байконуре на КА «Восход». Приземление экипажа Леонова прошло успешно, и все последующие экипажи приземлялись «мягко» в спускаемом аппарате.
На первых КА «Союз» также использовали модифицированную куйбышевскую систему МП. Ее применяли и ВДВ при десантировании тяжелой техники. В дальнейшем система МП была модернизирована под высотомер разработки академии имени А.Ф.Можайского и стала штатной для всех пилотируемых «Союзов».
Завод «Прогресс» и отдел № 25 ОКБ-1 успешно справились с поставленной задачей, и уже 27 сентября 1962 г. на орбиту был выведен первый серийный космический аппарат «Зенит-2», изготовленный в Куйбышеве, - спутник «Космос-9». В марте 1964 г. космический аппарат «Зенит-2» после успешных летных испытаний был принят в эксплуатацию.
КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ «ЗЕНИТ-4»
Глубокий анализ информации, полученной с помощью фотоаппаратуры «Фтор-2» космических аппаратов «Зенит-2», породил в пытливых умах специалистов мысль о целесообразности и возможности реализации четырех направлений создания космических аппаратов фотографического типа, а именно:
- обзорного типа с максимально возможным захватом местности и с приемлемым уровнем разрешения;
- детального и высокодетального типа с максимально возможным разрешением и приемлемой широтой захвата местности;
- картографического типа с получением стереоснимков с высокими измерительными свойствами и высокоточным определением элементов внешнего ориентирования космического аппарата в момент съемки;
- для решения социально-экономических задач с получением многозональных и спектрозональных снимков различного уровня разрешения.
Конструктивно-аппаратурная база КА «Зенит» была потенциально пригодна для создания всех ти¬
пов указанных выше космических аппаратов. В начале 1960-х г. в ОКБ-1 уже с участием куйбышевских специалистов филиала № 3 ОКБ-1, ГОИ им. С.И.Вавилова и в ЦКБ КМЗ развернулись работы по созданию спутника детального наблюдения «Зенит-4». Главный конструктор филиала Д.И.Козлов придал этим работам особое значение и направил группу специалистов (А.М.Солдатенков, Ю.В.Яременко, ГАБенецкий, А.Е.Казакова и др.) в ОКБ-1 для непосредственного участия в разработке эскизного проекта нового космического аппарата.
Космический аппарат «Зенит-4», в отличие от прототипа «Зенит-2», имел более длительный срок активного существования, на нем был внедрен программный разворот по крену на угол ±30 0 для повышения оперативности наблюдения, повышена точность стабилизации космического аппарата для уменьшения «смаза» изображения, а также ряд других конструктивных и схемных мероприятий в обеспечение общих технических характеристик и благоприятных условий для съемки длиннофокусной фотографической аппаратурой. Изготовление опытных, а в дальнейшем и серийных образцов КА «Зенит-4» велось на заводе «Прогресс».
Для КА «Зенит-4» в ЦКБ КМЗ была разработана уникальная, принципиально новая фотоаппаратура «Фтор-4». Достаточно сказать, что фокусное расстояние объектива аппарата «Фтор-4» было в 3 раза больше, чем на аппарате СА-20, и достигало трех метров.
16 ноября 1963 г. состоялся первый запуск космического аппарата «Зенит-4», он был успешным, подтвердил правильность решений как по космическому аппарату, так и по фотоаппаратуре. В 1964 г. (начиная с КА № 14) серийное производство и работы по созданию автоматических низкоорбитальных средств ДЗЗ по указанию
С.П.Королева были переданы в филиал № 3 ОКБ-1 (г. Куйбышев), возглавляемый Д.И.Козловым, и на куйбышевский завод «Прогресс». В1974 г. на базе филиала было создано самостоятельное предприятие - Центральное специализированное конструкторское бюро (ЦСКБ).
Всего в рамках летных испытаний и штатной эксплуатации было проведено 76 успешных запусков КА «Зенит-2» и 179 успешных запусков «Зенит-4».
КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ «ЗЕНИТ-4М»
Аналогичные работы проводились в США. Там в начале 1960-х гг. стали использоваться спутники серии Corona (по КН-6 включительно) в двухкапсульном варианте. Это позволяло доставлять отснятую фотопленку с большей оперативностью, не дожидаясь свода с орбиты всего аппарата.
161


Развитие отечественных автоматических КА в 1970-е гг.
12 июля 1963 г. Соединенные Штаты запустили на ракете-носителе Atlas-Agena 0-1 новый аппарат оптической разведки КН-7 (получивший у западных аналитиков условное название Gambit). Этот спутник тоже имел две капсулы для спуска фотопленки на Землю.
Нужно было чем-то отвечать на западные разработки. Рассматривались два пути дальнейшего развития отечественных спутников фотонаблюдения. Первое направление - модернизировать уже летающую базу КА «Зенит-2» и «Зенит-4», прежде всего совершенствуя целевую аппаратуру. Второе - создавать принципиально новый космический аппарат с новыми возможностями. В филиале № 3 начались работы и по тому, и по другому направлению.
В 1964 г. начались проектные работы по модернизации спутников типа «Зенит». Были предложены два новых типа космических аппаратов. Для ведения обзорного наблюдения была осуществлена модернизация «Зенита-2», получившая после принятия в серийную эксплуатацию в 1970 г. обозначение «Зенит-2М». В составе этого КА была произведена замена специальной фотоаппаратуры «Фтор-2» на более совершенную систему «Фтор-2РЗ».
Аппарат детального наблюдения «Зенит-4М» (принят в эксплуатацию в 1970 г.) с аппаратурой «Фтор-6» должен был заменить спутники «Зенит-4» с их системой «Фтор-4». На обоих аппаратах были установлены корректирующие двигательные установки на жидких компонентах топлива. На базе КА «Зенит-2» и «Зенит-4» ЦСКБ и ЦКБ «Красногорский завод» разработано семь типов КА обзорного и детального фотонаблюдения. ЦКБ «Красногорский завод» проводило для каждого типа космического аппарата новую разработку или глубокую модернизацию прототипа фотосистемы, что способствовало повышению информативности получаемых из космоса снимков.
В результате разрешение КА обзорного типа повышено в 3-4 раза по сравнению с прототипом «Зенит-2», разрешение космических аппаратов детального типа повышено в 2,5 раза по сравнению с прототипом «Зенит-4». Срок существования на орбите увеличен в 7 раз, при этом реализован режим экономичного полета с минимальным расходом невосполняемых запасов рабочего тела и электроэнергии в периоды, неблагоприятные для наблюдения или не требующие наблюдения по стратегическим соображениям. Повышена общая надежность и живучесть космических аппаратов. В период эксплуатации КА семейства «Зенит» их запуски были переведены на надежный унифицированный носитель 11А511У, применяемый также для запуска пилотируемых и грузовых космических кораблей.
КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ «ЗЕНИТ-4МТ»
Следующим шагом совместных работ ЦСКБ с кооперацией и ЦКБ «Красногорский завод» было создание КА картографического типа «Зенит-4МТ» и комплекса специальной фотографической и измерительной аппаратуры для него.
Для создания различных типов картографической (топографической) продукции с использованием информации из космоса необходимо наличие:
- стереоскопической пары снимков достаточно высокого разрешения одного и того же участка местности с высоким уровнем ортоскопичности и высокими измерительными свойствами внутри снимка;
- высокоточной информации о пространственном и угловом положении спутника (линии визирования съемочной аппаратуры) в момент фотографирования.
КА картографического типа относятся к долгоживущим, т.к. одним и тем же типом космического аппарата для создания карт местности заданного масштаба необходимо осуществить неоднократные съемки территорий земного шара. Для справки следует заметить, что, по данным ООН, большая часть стран Африки, Азии и Южной Америки в 1960-1970-е гг. вообще не имели крупномасштабных топографических карт своих территорий. Не было также достоверных крупномасштабных карт на значительные территории Сибири, Дальнего Востока и Средней Азии нашей страны.
В Красногорске была создана фотоаппаратура для стереоскопической съемки местности «Жемчуг-5», сопряженная с лазерным дальномером разработки РНИИ КП. Кроме фотоаппаратуры и лазерного дальномера, для высококачественной привязки снимка к географическим координатам местности на КА устанавливались звездные фотоаппараты и допплеровская аппаратура.
КА «Зенит-4МТ». Период эксплуатации -1971-1982 гг. Всего запущено 23 космических аппарата
162


Глава 4
27 декабря 1971 г. первый картографический КА «Зенит-4МТ» был успешно выведен на орбиту. Потребители информации с КА получили в свое распоряжение уникальную информацию, позволившую создать вновь и обновить имеющиеся топографические карты крупного масштаба громадных отечественных территорий и территорйй многих зарубежных стран.
Помимо перечисленного выше, ЦСКБ совместно с кооперацией на конструктивно-аппаратурной базе «Зенит» создали пять типов космических аппаратов для дистанционного зондирования Земли в интересах исследования природных ресурсов, общего и тематического картографирования, использования информации для геологической разведки, контроля и развития лесного, водного, сельского хозяйства и многих других отраслей хозяйственной деятельности. Особенностью фотографической аппаратуры для решения народнохозяйственных задач является получение не только панхроматической, но и многозональной и спектрозональной информации с минимальной погрешностью определения спектральной яркости природных образований и искусственных сооружений. Задача получения такой информации ЦКБ «Красногорский завод» была решена.
Модернизация уже эксплуатирующейся конструктивно-аппаратурной базы КА типа «Зенит» в целом оказалась, по меркам того времени, достаточно перспективной и универсальной, что позволило ЦСКБ создать довольно большую и успешную серию КА этого типа для решения указанных выше задач наблюдения, народно-хозяйственных задач («Зе- нит-2» н/х, «Фрам», «Ресурс-Ф1», «Ресурс-Ф1М», «Ресурс-Ф2», «Ресурс-Облик»), КА для научных задач («Эфир», «Интеркосмос»), КА для научно-прикладных задач в области космической медицины, биологии и материаловедения (спутники семейства «Бион», «Фотон»).
Постоянно растущие требования потребителей фотоинформации в части увеличения детальности наблюдения наземных объектов на первом этапе удовлетворялись увеличением фокусного расстояния фотосистемы. Ограничения по объемам и габаритным размерам зоны полезного груза внутри спускаемого аппарата привели к созданию фотоаппаратов с изломом оптической оси для обеспечения их компактности. После исчерпания резервов, определяемых ограничениями со стороны ракет-носителей того времени, с целью достижения требуемой детальности наблюдения конструкторы пошли по пути снижения высоты полета вплоть до предельно допустимой. Эти решения привели к значительным изменениям конструкции, компоновки, состава бортовых систем, схемы полета КА данного типа.
Существенное влияние аэродинамического торможения потребовало уменьшения миделева сечения КА и привело к предпочтительному выбору горизонтальных конструктивно-компоновочных схем, когда продольная ось КА направлена по вектору скорости. Для компенсации потери орбитальной скорости вследствие аэродинамического торможения и поддержания заданных параметров орбиты в состав бортовых систем вводятся корректирующие двигательные установки многоразового запуска. Для снижения потребных запасов топлива в схеме полета предусматривались эллиптические орбиты, при этом фотографирование проводилось при минимально возможной высоте полета на нисходящей части витка в районе перигея. С целью уменьшения возмущающих моментов от аэродинамических сил, нарушающих ориентацию и стабилизацию КА во время фотографирования, применялись специальные аэродинамические компенсаторы. Для защиты конструкции от молекулярного нагрева в передней (по направлению полета) части КА устанавливались тепловые щитки и высокопроизводительная система терморегулирования. Для обеспечения стабильности теплового режима оптических устройств объективы потребовалось закрывать крышками-блендами, которые раскрывались только в момент фотографирования.
Но пришло время, когда стали превалировать объективные факторы, ограничивающие дальнейшее развитие по этому направлению, а именно:
- одноразовая доставка информации в спускаемом аппарате в конце срока активного существования;
- аналоговая система управления, ограничивающая возможности по адаптивному и оперативному управлению и, как следствие, приводящая к значительным непроизводительным потерям ограниченного запаса фотопленки;
- кадровый режим съемки;
- невосполняемая в полете система электропитания на базе химических источников тока;
- относительно малый срок активного существования и ряд других.
Эти обстоятельства определяли необходимость создания нового типа КА.
КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ «ЯНТАРЬ-2К»
К концу 1964 г. в КБ «Южное» был разработан пред- эскизный проект унифицированного КА ДС-4 со спасаемой капсулой. В рамках проекта предполагалось создание КА оптического наблюдения двух типов: обзорного фотонаблюдения «Янтарь-1» и детального «Ян- тарь-2». Однако из-за невозможности существенного
163


Развитие отечественных автоматических КА в 1970-е гг.
снижения массы оба «Янтаря» при тех требованиях, которые были им предъявлены, не могли «вписаться» в энергетические возможности предлагаемых PH. В итоге работа по «Янтарям» (1 и 2) в КБ «Южное» была прекращена и тематика работ в целом передана в филиал № 3 ОКБ-1, где так же велся поиск новой концепции спутника фотонаблюдения. В конце 1967 г. в Куйбышевском филиале был разработан аванпроект базовой модели спутника нового поколения «Янтарь-2К» для детального фотонаблюдения. В аванпроекте были предложены новая оригинальная конструктивно-компоновочная схема построения КА и идеология его создания.
Поиски резервов массы привели к объединению конструкции корпусной части фотокамеры и КА. В первую очередь это коснулось СА, поскольку вследствие относительно небольших сроков активного существования сохранились требования возврата оптических устройств на Землю с целью повторного использования. Типичным техническим решением в этом плане стало использование конструкции корпуса СА. При этом объектив прикрепляется к донной части корпуса СА вытянутой конической формы, а кассетная часть с фотопленкой размещается внутри на силовой оболочке лобовой части СА. Коническая часть корпуса СА при этом играет роль корпуса фотоаппарата, вследствие чего может появиться значительный резерв массы и возможность увеличить габаритные размеры фотоаппарата.
Перед возвращением на Землю объектив втягивается внутрь СА и сохраняется вместе с фотопленкой. Подобное конструктивное решение позволяет решить задачу увеличения разрешающей способности фотоустройств в условиях жестких ограничений на массу полезного груза. Значительное увеличение фокусного расстояния системы позволяет поднять высоту орбиты и применить вертикальную конструктивно-компоновочную схему КА.
КА «Янтарь-2К» оснащался двумя возвращаемыми капсулами, которые представляли собой миниатюрные СА, доставляющие на Землю часть отснятой фото-
КА «Янтарь-2К». Период эксплуатации -1974-1983 гг. Всего запущено 30 космических аппаратов
пленки. Это позволяет более оперативно передавать информацию о динамике объектов наблюдения.
Система энергопитания была построена на основе солнечных батарей, что позволило увеличить срок активного существования на орбите в несколько раз по сравнению с космическими аппаратами типа «Зенит» и существенно снизить массу химических источников тока. Запас топлива жидкостной корректирующе-тормозной двигательной установки намного превышал соответствующие запасы на «Зенитах» и также обеспечивал длительное существование космического аппарата на орбите.
Принципиально новыми для КА ДЗЗ были решения, заложенные в разработку бортового комплекса управления специалистами филиала - разработчиками БКУ. В состав БКУ в качестве центрального управляющего органа, решающего задачи взаимосвязанного управления всех подсистем БКУ и целевой аппаратуры по критериям эффективности КА в целом введена бортовая цифровая вычислительная машина «Салют-ЗМ». Это был революционный шаг. Все отечественные КА, в т.ч. пилотируемые, до этого времени не имели компьютерных систем управления. Их системы управления строились на основе электромеханических реле и разовых команд, передаваемых из Центра управления полетом.
Впервые в отечественном космическом аппарато- строении БЦВМ с созданным специалистами филиала программным обеспечением использовались не для решения одной, пусть даже сложной, задачи (например, навигации), а для обеспечения решения всех задач управления КА.
Впервые была разработана и использована автоматическая астрорадиотехническая система автономной навигации КА на основе двух астровизирных устройств, радиовертикали-высотомера и программного обеспечения разработки ЦСКБ, входившего в состав программноматематического обеспечения БЦВМ «Салют-ЗМ», включаемая при полете над акваторией Мирового океана.
Еще одним из оригинальных решений в бортовом комплексе управления КА «Янтарь-2К» было использование панелей солнечных батарей СЭП для управления сбросом накопленного кинетического момента силового гироскопического комплекса и улучшения условий стабилизации КА. Все эти решения внесли заметный вклад в снижение веса КА и позволили существенно расширить возможности и повысить автономность системы управления.
21 июля 1967 г. ЦК КПСС и Совет Министров СССР приняли постановление № 715-240 о создании этого аппарата. Во исполнение этого постановления 24 июля 1967 г. министр общего машиностроения
С.А.Афанасьев подписал приказ № 220 о начале в филиале № 1 Центрального конструкторского бюро экспериментального машиностроения (так с 1966 г. стало на¬
164


Глава 4
зываться ОКБ-1 при В.П.Мишине) плановых проектных работ по созданию КА «Янтарь-2К». 19 декабря того же года и Комиссия Президиума Совета Министров СССР по военно-промышленным вопросам приняла решение о плане ведения работ по созданию спутника.
Конструктивно КА «Янтарь-2К» состоял из трех отсеков: агрегатного отсека, приборного отсека и отсека специальной аппаратуры. ОСА был сделан возвращаемым для того, чтобы можно было вернуть на землю фотоаппаратуру «Жемчуг-4» и бортовую цифровую вычислительную машину «Салют-ЗМ», которые были предназначены для многократного использования. На боковой поверхности ОСА диаметрально противоположно крепились две спускаемые капсулы для оперативного возврата на Землю фотопленки. Сверху ОСА крепилась бленда аппаратуры «Жемчуг-4». Перед посадкой оптическая система из бленды втягивалась внутрь ОСА. Все отсеки «Янтаря-2К» имели форму усеченного конуса с углом полураствора 12 °, что придавало спутнику некоторое внешнее сходство с американским космическим кораблем «Джемини». Максимальный диаметр «Янтаря-2К» составлял 2,7 м, высота - 6,3 м. Масса аппарата - 6,6 т. Расчетная длительность полета «Янтаря-2К» составляла 30 сут.
В 1968 г. в Куйбышеве начались работы по новому элементу для советских КА фотонаблюдения - спускаемой капсуле, предназначенной для периодической доставки в процессе полета КА на землю экспонированной фотопленки. В1969 г. был окончательно решен и вопрос с ракетой-носителем для нового спутника. В этом году начались работы над проектом унифицированной ракеты-носителя 11А511У.
А в I квартале 1970 г. было разработано и защищено дополнение к эскизному проекту на комплекс «Янтарь-2К». В материалах дополнения для решения новых задач обосновывалась необходимость перехода от горизонтальной схемы аппарата к вертикальной. Тем самым окончательно было отдано предпочтение вертикальной схеме расположения фотографического комплекса «Жемчуг-4». В 1971 г. выпуск технической документации на изготовление комплекса «Янтарь-2К» и экспериментальных установок для его отработки был полностью завершен.
Активно шла отработка агрегатов и систем комплекса «Янтарь-2К». На смежных предприятиях велись работы над БЦВМ «Салют-ЗМ», бортовой аппаратурой командно-программно-траекторной радиолинии «Графит-Я», бортовым синхронизирующим устройством БСУ «Калина», системой телеконтроля БР-91Ц-1. В самом филиале № 3 была разработана принципиально новая система управления движением «Кондор».
К началу 1974 г. первый летный «Янтарь-2К» был собран на заводе «Прогресс» и отправлен на космо-
Общий вид КА «Янтарь-2К»
дром Плесецк. Параллельно шли еще отработки отдельных систем агрегатов спутника. При этом они велись не только на Земле, но и в космосе. Для этого был создан целый ряд специальных экспериментальных установок. Так, 18 октября 1972 г. и 22 марта 1973 г. с космодрома Плесецк были запущены космические аппараты «Зенит-2М». На них были установлены автономные спутники из серии «Наука» 16КС. Эти «автономные спутники», как и практически все остальные контейнеры «Наука», совершали полет совместно с основными аппаратами и лишь после выполнения программы полета, примерно за сутки до схода с орбиты «Зенитов-2М», отстреливались от них. Автономные спутники 16КС предназначались для отработки некоторых специальных систем «Янтаря-2К».
Подобные испытания прошли в космосе и элементы системы управления «Кондор». Чтобы проверить работу аппаратуры астровизирного устройства и радиовертикали-высотомера, был создан автономный спутник серии «Наука» 17КС. Один такой аппарат был запущен 14 марта 1974 г. с космодрома Плесецк вместе с очередным «Зенитом-2М».
В 1974 г. начались летные испытания спускаемой капсулы «Янтаря-2К». Капсулы выводились на орбиту также в составе спутников «Зенит-2М». Капсула с аппаратурой отделения устанавливалась впереди спускаемого аппарата «Зенит-2М» и отстреливалась во время полета спутника. Перемотка пленки в капсулу из основного аппарата, естественно, не производилась. Первые успешные испытания СК прошли во время по-
165


Развитие отечественных автоматических КА в 1970-е гг.
Спускаемый аппарат КА «Янтарь-2К» на месте приземления
лета спутника «Космос-629», стартовавшего 24 января 1974 г., и установили приоритет куйбышевских разработчиков и производственников по созданию (впервые в СССР) средств циклической доставки фотоинформации на Землю без прекращения полета базового КА.
Два последних испытания СК успешно прошли во время полета «Космоса-692» (запущен 1 ноября 1974 г.) и «Космоса-769» (запущен 23 сентября 1975 г.). Еще до завершения летной отработки спускаемых капсул начался этап летно-конструкторских испытаний самого КА «Янтарь-2К», но пока без СК. После длительной подготовки первый его запуск с космодрома Плесецк состоялся 23 мая 1974 г. Однако из-за нерасчетного разделения второй и третьей ступеней ракеты-носителя 11А511У преждевременно сработали контакты отделения КА от ракеты-носителя. Космический аппарат «Янтарь-2К» № 1 не был выведен на расчетную орбиту.
13 декабря 1974 г. был выполнен запуск КА «Янтарь-2К» № 2 («Космос-697»). На этот раз испытания спутника прошли успешно. Программой полета не предусматривалось сразу достичь длительности полета 30 сут.: аппарат был еще не в полной комплектации. Через 12 дней после старта, 25 декабря 1974 г., спускаемый аппарат «Янтаря» успешно приземлился, вернув на Землю отснятую в полете фотопленку.
ЯКИ продолжались, но уже в штатной комплектации. Были и неудачи, но уже запуск 26 апреля 1977 г. и полет КА «Янтарь-2К» № 6 («Космос-905») прошли полностью успешно. В ходе полета от спутника отделились две спускаемые капсулы, которые доставили на Землю отснятую фотопленку. Совершив полет расчетной длительности 30 сут., 26 мая спускаемый аппарат «Янтаря» совершил посадку в расчетном районе.
По результатам работы «шестого» Государственная комиссия приняла решение об окончании летно-кон¬
структорских испытаний и проведении летных испытаний КА «Янтарь-2К» № 7 как зачетных. Эти зачетные испытания КА «Янтарь-2К» № 7 успешно прошли с 6 сентября по 6 октября 1-977 г. («Космос-949»).
1 ноября 1977 г. Государственной комиссией был подписан отчет о завершении государственных зачетных испытаний с рекомендацией о сдаче комплекса «Янтарь-2К» в штатную эксплуатацию. Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 22 мая 1978 г. комплекс «Янтарь-2К» был принят в штатную эксплуатацию.
Спутники «Янтарь-2К» запускались на ракетах-носителях 11А511У как с космодрома Плесецк (с 23 мая 1974 г.), так и с космодрома Байконур (с 20 января 1981 г.). Высота рабочей орбиты аппаратов: минимальная -170-180 км, максимальная - 330-360 км (случались, естественно, и отклонения, вызванные неточностями выведения или особыми требованиями к съемкам). Первые два пуска с Плесецка и еще один в 1977 г. выполнялись на наклонение 62,8 °, остальные - на 67,1-67,2 °. Пуски с космодрома Байконур выполнялись сначала на наклонение 64,9 °, однако последние байконурские пуски «Янтаря-2К» в 1981-1983 гг. выполнялись на наклонение 70,4 °. Длительность полета «Янтарей-2К» составляла 30 суток. Спускаемые капсулы от «Янтаря-2К» отделялись в основном на девятые и восемнадцатые сутки полета аппарата. Последний из 30 запусков «Янтаря-2К» состоялся 28 июня 1983 г.
Ранее в ЦСКБ был проведен комплекс работ по формированию перспективной программы развития спутников оптического наблюдения на конструктивно-аппаратной базе «Янтарь-2К». Конструктивная база космического аппарата «Янтарь-2К» и его аппаратуры оказались настолько удачными, что и до настоящего времени не утратили своей актуальности.
В мае 1977 г. Совет Главных конструкторов определил дальнейшие пути создания комплексов оптического наблюдения с использованием конструктивно-аппаратной базы спутника «Янтарь-2К». 1 июля 1977 г. на совместном Научно-техническом совете Министерства общего машиностроения и других заинтересованных министерств были одобрены предложенные Советом Главных конструкторов порядок и этапность создания комплексов оптического наблюдения. Во время создания КА «Янтарь-2К» творческие связи специалистов ЦСКБ и ЦКБ КМЗ стали особенно тесными и плодотворными.
На начальном этапе эксплуатации космических аппаратов «Янтарь-2К» в оптической и фотохимической промышленности произошел, можно сказать, революционный скачок. В ЦКБ КМЗ и ГОИ им. С.И.Вавилова удалось разработать объективы, разрешающая способность которых более чем в 2 раза превышала аналогичный параметр прототипа при тех же массогабаритных характеристиках, а в ГосНИИФотопроекте была создана
166


Глава 4
высокочувствительная фотопленка с высоким уровнем разрешения. Это позволило провести кардинальную модернизацию КА «Янтарь-2К», достичь уникальных тактико-технических характеристик комплекса в целом.
Первым из предлагавшихся для реализации комплексов был «Янтарь-4К1». Он должен был отличаться от «Янтаря-2К» большей продолжительностью полета: 45 сут. вместо прежних 30. Также на «Янтарь-4К1» устанавливался более совершенный фотографический комплекс.
КА «Янтарь-4К1» внешне был почти точной копией «Янтаря-2К». Различия заключались лишь в некоторых служебных и специальных системах. На спутнике стояли также две спускаемые капсулы. Так как масса и геометрические параметры КА «Янтарь-4К1» практически не отличались от КА «Янтарь-2К», было решено использовать для запусков «Янтаря-4К1» ту же ракету-носитель 11А511У.
Первый запуск КА «Янтарь-4К1» (№ 1) состоялся с космодрома Плесецк 27 апреля 1979 г. Как и в случае «Янтаря-2К», аппарат был выведен на орбиту с наклонением 62,8 °. Высоты орбиты были типично «янтарными»: максимальная-336 км, минимальная-174 км. Тридцатисуточный полет прошел успешно, и 27 мая СА совершил штатную посадку.
Следующий КА (№ 2) совершил полет расчетной продолжительности с 29 апреля по 12 июня 1980 г. Этот полет также прошел успешно. В связи с этим было решено следующий пуск КА (№ 3) считать зачетным. Это был первый запуск «Янтаря-4К1» с космодрома Байконур. Полет спутника с 30 октября по 12 декабря 1980 г. также прошел без замечаний. Госкомиссия по летно-конструкторским испытаниям порекомендовала принять КА в штатную эксплуатацию. В следующем, 1981-м, году вышел соответствующий приказ.
Эксплуатационные полеты начались с 1982 г. Все запуски 12 изготовленных летных КА «Янтарь-4К1» были успешными. Как задумывалось, «Янтари» (-2К и -4К1) должны были прийти на смену прежним модификациям «Зенитов». Однако некоторое время эксплуатировались те и другие параллельно. Полная замена «Зенитов» произошла лишь в конце 1980-х гг. Последний полет «Янтаря» состоялся с 30 ноября 1983 г. по 13 января 1984 г. На смену им пришли более совершенные аппараты.
В 1970-е гг. разработка и изготовление космических аппаратов на предприятии осуществлялись под руководством и при участии следующих руководителей и сотрудников: Д.И.Козлов, Г.Е.Фомин, Ю.В.Яременко, К.В.Тархов, Л.И.Котенев, А.Я.Леньков, В.М.Сайгак, А.М.Солдатенков, В.И.Крайнов, А.В.Чечин.
Ещё одной существенной особенностью при работе с «Янтарями» было использование вычислительной техники не только в бортовом комплексе управления КА, но и на всех этапах наземной отработки, испытаний и управления КА в полете.
'РЯ.Ахмат&, /1Л.Ашиако&, А.Ъ.Стораж
АО «РКЦ «Прогресс»
КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ НАУЧНО- ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО И ПРИКЛАДНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
КА «БИОН»
Полет в космос ЮАГагарина дал мощный толчок развитию пилотируемой космонавтики и научных исследований, связанных с космической деятельностью. Для этих целей ЦСКБ и завод «Прогресс» на конструктивно-аппаратурной базе КА типа «Зенит» создали КА «Бион», первый запуск которого состоялся в 1973 г., и КА «Фотон», первый номер которого был запущен в 1985 г.
С 1973 по 1997 г. запущено 11 космических аппаратов «Бион». В космосе побывали млекопитающие, земноводные, рыбы, рептилии, насекомые и многие другие. Всего в программе использовались до 40 биообъектов, в т.ч. белые лабораторные крысы (КА «Бион» № 1-5, обезьяны (КА «Бион» №6-11).
Исследования на млекопитающих проводились в соответствии с требованиями национального законодательства по содержанию животных и гуманному обращению с ними, а также в соответствии с рекомендациями Всемирной организации здравоохранения и Хельсинской конвенции. Экспериментальные исследования на КА «Бион» № 11 готовились и проводились под дополнительным контролем комиссии по биомедицинской этике ННЦ РФ ИМБП и комиссии Эймского исследовательского центра НАСА по содержанию животных.
Программа научных исследований на КА «Бион» № 1 и № 2 была сугубо национальной. Начиная с полета КА «Бион» № 3 к участию в реализации научной программы с правом проведения как совместных, так и самостоятельных экспериментов были приглашены ученые США, Чехословакии, Польши, Болгарии, Венгрии, Румынии, Германии, Франции, Канады, Китая.
Созданию биоспутников предшествовал значительный период разработки общих принципов подготовки и проведения летных экспериментов с животными. Выбор белых лабораторных крыс в качестве основных биообъектов был сделан после проведения специальных лабораторных исследований, направленных на изучение биологических, биометрических,
167


Развитие отечественных автоматических КА в 1970-е гг.
физиологических характеристик указанных животных. Отработаны общая методология и конкретные способы проведения полетных и контрольных наземных экспериментов. Разработана процедура отбора животных и их тренировки к полету на космическом аппарате. Составлен рацион кормления животных в полете. Обоснованы принципы создания систем содержания и жизнеобеспечения животных, спроектирована и изготовлена соответствующая аппаратура. Разработаны методики регистрации физиологических параметров и контроля состояния организма животных в полете. Все это обеспечило чистоту и высокую надежность экспериментов, повторяемость результатов от полета к полету, возможность дифференцировать эффекты невесомости от других факторов, сопутствующих космическому полету.
Заимствование ряда конструктивных элементов и систем позволило создать космический комплекс с минимальными затратами и с высокой степенью надежности. Но размещение в СА живых существ, необходимость создания для них комфортной среды обитания, особенности условий эксплуатации потребовали решения целого ряда научных и технических проблем. Сложную задачу представляло создание космического аппарата с объемно-габаритными и массо-центровочными характеристиками, соответствующими типоразмеру существующих КА при меняющемся составе научной аппаратуры и требований к ее размещению.
Были предъявлены более жесткие требования по поддержанию нормального давления внутри спускаемого аппарата, поэтому его корпус изготавливался по специальной технологии, обеспечивающей высокую степень герметичности. При разработке КА «Бион» впервые была решена теоретически и внедрена на
КА «Бион»
практике задача длительного неориентированного полета космического аппарата.
Использование новых способов исследований определило необходимость тщательной проверки ожидаемых от комплекса технических характеристик, что привело как к отработке и испытаниям составных частей комплекса, так и к проведению комплексных межведомственных испытаний с использованием научной аппаратуры и животных.
В постановке экспериментов и обработке научной информации участвовали КА Бион» специалисты России, Франции, США, Чехословакии, Германии, Польши, Канады, стран Европейского космического агентства и др. Результаты исследований, проведенных на КА «Бион», внесли весомый вклад в одно из фундаментальных достижений космической биологии и медицины - доказательство возможности многомесячного пребывания человека в космосе при сохранении здоровья в полете и после него.
168


Глава 4
Я.4.Жеапса)а&
АО «ИСС»
ФОРМИРОВАНИЕ МНОГОСПУТНИКОВЫХ ГРУППИРОВОК НА ОРБИТАХ ОТ НИЗКИХ КРУГОВЫХ ДО СТАЦИОНАРНЫХ
СОЗДАНИЕ СИСТЕМЫ СПЕЦИАЛЬНОЙ СВЯЗИ «КОРУНД» И «РУЧЕЙ» НА БАЗЕ ВЫСОКОЭЛЛИПТИЧЕСКИХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
КА «Молния-1 К»
Первый запуск глубоко модернизированного КА «Молния-1 К» с обновленными бортовыми системами и увеличенным сроком службы был проведен КБПМ 30 ноября 1973 г. Осенью 1975 г. система «Корунд» в составе четырех КА «Молния-1 К», Центра оперативно-технического управления спутниками связи, Центра управления системой связи, а также средств связи в войсках была принята на вооружение. Система «Корунд» обеспечила телефонную связь и управление войсками в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке.
Одновременно были приняты две спутниковые системы МО СССР: средства связи начальника войск связи «Ручей» и средства связи наземного автоматизированного комплекса Центрального управления космических средств. На КИПах были развернуты станции спутниковой связи «Горизонт-К», а на судах 9-го отдельного морского КИК - станции «Румб-М» и «Горизонт-КВ». Это позволило ретранслировать через спутники «Молния» в Центр полные потоки телеметрии и телевизионное изображение с разных участков трассы полета разных КА, включая пилотируемые. Четыре КА «Молния-1 М», запущенные в течение 1976 г., послужили началом функционирования на орбитах одновременно восьми КА, по-прежнему следующих вдоль единой трассы, но с интервалом уже не в 6, а в 3 ч. Благодаря этому была обеспечена непрерывная работа радиолинии мобильной правительственной связи «Сургут», которая использовалась руководством страны при выездных мероприятиях. 16 января 1978 г. на базе КА «Молния-1 К» и американского ИСЗ Intelsat была введена в действие прямая линия телефонной связи между руководителями двух ведущих, наиболее мощных в военном и экономическом отношениях мировых держав - Президентом США и Генеральным секретарем ЦК КПСС. Спутниковые телекоммуникации получили признание на самом высоком военно-поли¬
тическом уровне отношений великих держав как важнейший инструмент обеспечения национальной безопасности и глобальной стабильности в мире.
Запуски спутников «Молния-1, -1К», изготовленных в Железногорске, продолжались до 1985 г. Всего их было запущено 62.
КА «Молния-2»
Одновременно с созданием КА для системы «Корунд» в КБПМ последовательно разрабатывались иные по назначению, но такого же класса (тяжелые и мощные по тем временам) спутники - КА фиксированной связи и распределительного (узлового) телевещания для использования на ВЭО: «Молния-2» (1967-1971 гг.), а затем и «Молния-3» (1972-1974 гг.). На основе КА «Молния-2», хотя они изготавливались только в течение 7 лет, орбитальная группировка спутников связи на высоких эллиптических орбитах получила качественно новое развитие. Эти КА представляли собой глубокую модернизацию спутников первого поколения спутников «Молния». На модернизированную платформу (при сохранении прежних конструктивов и схожем внешнем облике) были введены обновленные бортовые обслуживающие системы СТР, СОС, СЭП и др., а в качестве полезной нагрузки были поставлены новые АФУ и новый ретранслятор, работающие в новом частотном диапазоне и имеющие удвоенную пропускную способность.
Внешне спутник отличался новым по форме (более технологичным и надежным в эксплуатации) «граненым» радиатором, новыми антенными платформами (рупорные антенны) и волноводами, более технологичными и мощными панелями солнечных батарей и другими, заметными только специалистам, но важными
169


Развитие отечественных автоматических КА в 1970-е гг.
элементами. По характеру эксплуатации и выходным эксплуатационным показателям это был новый, совсем другой спутник. Для работы с ним была развернута на территории СССР и за его пределами сеть новых стационарных приемо-передающих земных станций «Ор- бита-2».
Создание этих КА было обусловлено в первую очередь необходимостью использования для гражданской спутниковой связи нового - международного, более высокого и эффективного - радиочастотного С-диапазона (6/4 ГГц), выделенного для фиксированной спутниковой службы международным Регламентом радиосвязи. Для КА «Молния-1» в свое время был выбран дециметровый (ДЦВ) диапазон (800— 1000 МГц). Но этот диапазон уже использовался командной радиолинией «Сатурн» и сохранялся для тропосферных радиолиний, что усложняло расположение приемных земных станций и минимизацию взаимопо- мех. Для более полного и эффективного использования проявившихся уже на «Молниях-1» принципиальных достоинств спутниковой связи на правительственном уровне было принято решение о переводе связи и ретрансляции телепрограмм через спутники «Молния-2» на сеть «Орбита-2» в С-диапазоне. Это решение было выполнено с участием МНИИРС и НИИР.
КА «Молния-2» был оснащен двухствольной ретрансляционной аппаратурой «Сегмент-2», разработанной МНИИРС. Входной каскад на ЛБВ «Шунт» был выполнен в негерметичном исполнении, что давало свои преимущества, но при этом разработчики ЛБВ, ретранслятора и КА встретились с неприятным явлением в виде высоковольтных пробоев на блоках, размещенных в открытом космосе. Однако общими усилиями эта проблема была преодолена. На КА «Молния-2», а затем и «Молния-3» использовалась и новая КИС разработки НИИ-885, функционирующая в С-диапазоне.
Благодаря накопленному ранее опыту сложившаяся школа специалистов-антенщиков в КБПМ сумела для КА «Молния-2» разработать новые эффективные элементы высокочастотных трактов, АФУ - рупорные антенны, подвижные элементы волноводов и полосовые фильтры с элементами режекции, приемные и передающие рупорные антенны круговой поляризации с поляризационной структурой в виде ребер. В целях исключения влияния конструкции КА на диаграмму направленности потребовалось расположить эти антенны диаметрально противоположно на концах панелей СБ. Из-за больших потерь мощности в кабелях в С-диапазоне и внушительной длины трактов было принято радикальное решение о замене кабельных трактов волноводными. Был проведен огромный объем инновационных работ по разработке конструкций и технологий изготовления волноводных трактов. Нара¬
ботки специалистов АФУ по КА серии «Молния» стали тиражироваться на других предприятиях отрасли. Сложной была разработка волноводных вращающихся соединений, используемых в узлах поворота антенн и на панелях солнечных батарей в трактах антенн КИС. Проблема складывания волноводного тракта при стартовом положении СБ была решена с помощью двух типов уникальных поворотных волноводных соединений: сдвоенное в узле сканирования антенн и поворотное с гибкой упругой стенкой в шарнирных узлах на панелях СБ. Разработка была защищена авторскими свидетельствами. Чтобы устранить помеху в заданной полосе частот и в отдельно взятой частоте, вместо фильтров СВЧ - полосового и режекторного - в КБПМ был разработан и внедрен защищенный авторским свидетельством полосовой фильтр с элементами режекции.
Первый КА «Молния-2» был выведен на орбиту 24 ноября 1971 г. Его испытания совместно с доработанными для С-диапазона земными станциями системы «Орбита-2» проходили в 1971-1974 гг. С1974 г. система КА «Молния-2» находилась в опытной эксплуатации. Часть КА досрочно выходила из строя, что сразу же вызвало большие нарекания со стороны потребителей. КБПМ в кратчайший срок устраняла последствия возникавших на борту КА неполадок, оперативно восстанавливала систему.
На новых земных станциях типа «Орбита-2» использовались те же параболические антенны диаме-
КА «Молния-2» на ВДНХ СССР
170


Глава 4
тром 12 м. В НИИР к этим антеннам были разработаны приемо-передающий рупорный облучатель с поляризационным селектором, широкополосные волноводные тракты для приема и передачи с возможностью дуплексного режима работы, система наведения и автосопровождения с программным устройством. В программном устройстве использовался экстремальный автомат и метод конического сканирования. Для системы «Орбита-2» в НИИР были разработаны новые передающие устройства «Градиент», параметрические усилители и устройства приема сигналов. Все запуски выполнены с космодрома Плесецк. Всего за 7 лет (1971-1977 гг.) состоялись 19 пусков PH типа «Молния» с КА «Молния-2», в т.ч. 2 - на нештатную орбиту. Среднегодовой темп запуска - 2,7 КА в год. Наибольшее число пусков (4) пришлось на 1973 и 1975 гг.
Создание высокоэллиптических КА «Молния-3» для КС «ЕССС»
5 апреля 1972 г. вышло Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР «О создании Единой спутниковой системой связи на базе КА «Радуга» на геостационарной орбите и «Молния-3» на эллиптических орбитах».
КА «Молния-3» создавался в КБПМ как дальнейшая углубленная модернизация КА «Молния-2» и был оснащен новым трехствольным ретранслятором «Сег- мент-3» увеличенной мощности. При этом два ствола использовались для магистральной связи. С точки зрения орбитального построения группировки «Молния-2» и «Молния-3» практически повторяли ранее созданную группировку КА «Молния-1»: те же самые четыре плоскости, та же наземная трасса. Для решения сложнейшей задачи обеспечения реальной эффективной работы таких группировок без сбоев и в течение многих лет впервые было налажено индустриальное (малосерийное по меркам общего машиностроения, но отлаженное и стабильное) производство сложных автоматических КА, синхронизированное с процессами подготовки их к запуску на двух космодромах, запуска и управления в полете до полного исчерпания ресурсов бортовых систем.
В числе новых технических решений на КА «Молния-3» - модернизация системы ориентации. На каждой антенной платформе были размещены по два ИК-прибора ориентации на Землю секущего типа для наведения антенны по двум каналам. Каждый прибор имел по две разнесенных траектории сканирования, что позволяло сохранить их работоспособность при попадании в поле зрения Солнца.
Первый КА «Молния-3» был запущен 21 ноября 1974 г., а принятие комплекса на вооружение состоялось в декабре 1979 г. Сроки службы именно КА «Мол¬
ния-3» в результате планомерной работы КБПМ постоянно и существенно повышались, так что в последние годы эксплуатации этот спутник по праву считался одним самых из надежных отечественных спутников того времени. Наряду с геостационарными спутниками более поздней разработки эти спутники достаточно охотно принимались на страхование многими отечественными страховщиками, т.к. вызывали у них достаточно высокий, предсказуемый и контролируемый уровень уверенности в безотказной работе КА на орбите.
К запуску КА «Молния-3» был создан и введен в строй новый наземный комплекс управления. Всего в 1974-2003 гг. было изготовлено 55 КА «Молния-3», выведено на орбиты 53. Группировка КА этого типа просуществовала до октября 2007 г. (33 года). КА «Молния-3» № 61Л проработал на орбите более 12 лет. Среднегодовой темп пусков - более 1,8 КА в год. Наибольшее число пусков (5) пришлось на 1985 г. Все пуски выполнены с Плесецка, и значительная часть КА (около половины) еще находится на ВЭО (в нерабочем состоянии).
Сибирские КА серии «Молния» - космические долгожители. За 40 лет создано около 170 КА различных модификаций. Подавляющее большинство КА функционировали успешно.
В середине 1970-х гг. и зарубежные космические фирмы, и вся космическая отрасль Советского Союза, изолированные от зарубежных рынков Советского Союза, прошли через полосу проблем, связанных с ростом сложности новой РКТ. Началась своеобразная «индустриализация» околоземных информационных спутниковых средств, резко возросли требования к их выходным характеристикам, усложнились решаемые задачи. Этот этап «индустриального» развития КС и КК связи СССР и КБПМ проходили прежде всего именно на базе сибирских спутниковых платформ КАУР-1 и КАУР-2, в первую очередь на базе КА типа «Молния».
171


Развитие отечественных автоматических КА в 1970-е гг.
В первой половине 1980-х гг. КА «Молния-3» стал устойчиво демонстрировать существенно повышенную надежность в эксплуатации и со временем справедливо приобрел признание как самый надежный сложный автоматический КА, созданный из отечественных комплектующих элементов.
СИСТЕМЫ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ НА ГЕОСТАЦИОНАРНОЙ ОРБИТЕ
Создание геостационарных спутников стало судьбоносным для НПО ПМ и определило в дальнейшем международное признание его заслуг в спутникостро- ении. Освоение геостационарной орбиты было логическим и необходимым шагом предприятия и страны в своем развитии. Формально освоение ГСО в СССР началось в соответствии с Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 5 апреля 1972 г. «О создании Единой спутниковой системы связи на базе КА «Радуга» на геостационарной орбите и «Молния-3» ка эллиптических орбитах». Головным исполнителем работ по ЕССС был определен МНИИРС, по РКК - КБПМ в Красноярске-26. Так пионером и флагманом прикладного (для информационных задач) освоения ГСО в СССР стало и до настоящего времени остается на постсоветском пространстве фирма Решетнева.
Основная проблема при освоении ГСО в СССР состояла в отсутствии тогда в стране соответствующих (достаточно мощных, надежных, экономичных) средств выведения. На первый взгляд, это кажется странным, поскольку СССР «традиционно» считался лидером по количеству изготавливаемых ракет и числу космических запусков. Но несмотря на то, что СССР имел самую широкую номенклатуру боевых баллистических ракет и в области освоения космоса был в лидерах, оказалось, что для запусков достаточно крупных КА на высокоэнергозатратную ГСО мог подойти только один носитель - PH «Протон-К». При этом и для него требовалось дооснащение - установка дополнительного разгонного блока, позволяющего поднять, привести в плоскость экватора и скруглить орбиту КА до 36 тыс. км. Соответственно, под новый РКК на базе имевшейся PH «Протон» (кстати, на тот момент еще не очень отработанной и надежной) требовались и новый (дооборудованный) технический комплекс, и новый (также дооборудованный) стартовый комплекс.
Проведенные в КБПМ исследования показали, что для решения первоочередных задач ЕССС необходимо выводить на ГСО КА массой около 2000 кг, что может быть обеспечено PH «Протон-К» и РБ «Д», разработанного ОКБ-1 на базе технических решений и производ¬
ственного задела, полученных по Лунной программе. Блок «Д» с новой бортовой системой управления обеспечивал вывод на орбиту КА по выбранной схеме. Схема выведения разработана ОКБ-1 совместно с КБПМ и ОКБ-52. Модернизированный в дальнейшем блок «Д» получил наименование РБ «ДМ».
Примечательно, что производство базовых блоков, т.е. почти готовой конструкции РБ, не считая некоторой «начинки», со временем из НПО / РКК «Энергия» было передано на «Красмаш», который опять оказался причастен к комплексам, создаваемым при головной роли НПО ПМ, но уже не РКК легкого класса на базе PH «Космос-ЗМ», а КК тяжелого класса с КА на ГСО.
В СССР на ГСО предполагалось запускать КА разных типов: связные, телерадиовещания, а также наблюдения Земли (в т.ч. системы предупреждения о ракетном нападении). Однако первыми реально действующими на ГСО все же стали спутники разработки КБПМ, изготовленные на Механическом заводе в Красноярске-26: модифицированный экспериментальный КА связи «Молния-1 С», а затем и специально спроектированные для штатной эксплуатации на ГСО новые типы КА: «Радуга» и «Экран».
Так начинался в СССР великий поход на ГСО, который не прекратится до тех пор, пока человечество не перестанет нуждаться в спутниковых услугах связи. Создание спутников, эффективно работающих на высокой орбите, представляет собой особую профессиональную квалификацию, требует новых навыков и знаний, овладеть которыми в полной мере можно лишь через длительную и кропотливую работу на земле, через тщательную отработку всех элементов КА, их аппаратных и программных средств. Такие сложные высоконадежные КА по приемлемой цене и в сжатые сроки во всем мире успешно создавать, отрабатывать и вводить в строй на орбите «под ключ» могут далеко не все даже развитые страны. В нашей стране в ограниченный круг коллективов профессионалов-специалистов с середины 1970-х гг. вошел и коллектив КБПМ.
Экспериментальный КА связи на ГСО «Молния-1 С»
Для апробирования технологий спутниковой связи на ГСО, ранее не освоенных в СССР, КБПМ предложило провести эксперимент с использованием надежного, мощного КА типа «Молния», уже хорошо зарекомендовавшего себя на ВЭО. В качестве базы для первого эксперимента по использованию спутника связи на ГСО в СССР был взят специально доработанный КА «Молния-1» № 38, которому был присвоен индекс «Молния-1 С». Из-за большой длительности выведения на ГСО космического аппарата, находящегося в пассивном состоянии в связке с разгонным блоком (в 6 раз
172


Глава 4
КА «Молния-1C»
дольше, чем при обычном запуске на ВЭО), пришлось доработать и модернизировать системы электропитания и терморегулирования КА.
29 июля 1974 г. КА «Молния-1 С» был успешно выведен на ГСО и функционировал до 4 августа 1977 г. Такая продолжительность работы спутника «Молния-1 С» на ГСО была следствием функционирования, казалось бы, надежных и отработанных бортовых систем. Однако запуск «Молнии-1 С» позволил отработать операции вывода на ГСО с заданной долготой точки стояния, режимы движения и работы реального КА и ГСО. Эти результаты использовались затем при выведении и эксплуатации на ГСО последующих КА.
Создание первого отечественного геостационарного КА «Радуга» для Единой Системы Спутниковой Связи
В 1966-1968 гг. КБПМ и другими организациями активно проводились поисковые работы, результаты которых были использованы при подготовке Постановления о создании Единой Системы Спутниковой Связи. Первый отечественный специализированный геостационарный КА «Радуга» за счет своего многоствольного бортового ретранслятора должен был обеспечивать совместно с КА «Молния-3» обслуживание большого числа потребителей на огромных территориях (СССР и за его пределами), включая магистральную связь с крупными населенными пунктами через сеть земных станций «Орбита» и подачу ТВ на три вещательных пояса (программы «Орбита-1, -2, -3»).
Технические предложения КБПМ были выпущены в 1969 г., а в эксплуатацию весь КК был сдан в 1979 г. Последний КА серии «Радуга» (№ 35) был изготовлен
и запущен 4 июля 1999 г., но пуск закончился неудачей из-за взрыва на пятой минуте полета двигателя № 3 второй ступени PH «Протон». Новый РБ «Бриз-М» тогда даже не успел поработать.
КА «Радуга» создавался КБПМ совместно с предприятиями и организациями, составляющими единую спутниковую кооперацию: НИИ Радио, МНИИРС, РНИИ КП, ЦКБ «Геофизика», НПО «Квант», НПО «Полюс» и др. На КА были установлены два трехствольных ретранслятора: «Дельта-1» разработки МНИИРС и «Дель- та-2» разработки НИИР. КА «Радуга» имел новый, увеличенный типоразмер и новую конструктивно-компоновочную схему. Он стал основой третьего унифицированного ряда спутников НПО ПМ «КАУР-3». А особенностью динамической схемы КА «Радуга» была новая трехосная система ориентации. В отличие от КА «Молния», ориентируемого корпусом на Солнце, антенная платформа вместе с корпусом спутника «Радуга» постоянно должна была смотреть на Землю, а следящие за Солнцем панели СБ совершали один полный оборот в сутки. Такая схема была новой не только на отечественных спутниках, но и на зарубежных. Первая система ориентации специально для ГСО была создана КБПМ в 1974 г. для спутника «Радуга». Это была активная, хотя и сравнительно грубая система на базе трехстепенного гиростабилизатора с упруго-вязким подвесом и построителя местной вертикали с круговым сканированием и с чисто релейными алгоритмами управления. В СОС входила автономная система ориентации СБ, обеспечивающая постоянную скорость вращения панелей солнечных батарей, равную орбитальной. Данная схема стала теперь классической и применяется для подавляющего большинства геостационарных и не только геостационарных спутников.
КА «Радуга» имел не только большую массу и размеры, но и принципиально новую конструктивнокомпоновочную схему, отличную от ранее созданных КБПМ спутников унифицированных рядов «КАУР-1»
КА «Радуга» в цехе НПО ПМ
173


Развитие отечественных автоматических КА в 1970-е гг.
и «КАУР-2», иную кинематику трансформируемых систем. Для него КБПМ был разработан новый обтекатель с расширенной зоной полезного груза. Первоначально на КА было задано обеспечить гарантированную работу в течение одного года, но во всех проектных решениях требовалось предусматривать повышение срока службы (непрерывной работы) до трех и более лет. Это потребовало пересмотра всего предыдущего опыта и активного использования новых материалов, проведения новых работ по экспериментальной отработке. Такая работа шла комплексно не только в КБПМ, но и на всех предприятиях смежников, что требовало координации, тщательной увязки и согласования. Важнейшим элементом системы электропитания на новом ряде КА стала бортовая аппаратура стабилизации напряжения.
Бортовой комплекс управления включал командноизмерительную аппаратуру и ряд блоков для выполнения коммутационных и логических функций в части бортовых систем. Тепловой режим КА обеспечивался активным и пассивным способом с использованием селективного покрытия, тепловых экранов и др. Установленный на приборном отсеке высокоэффективный цилиндрический радиатор-излучатель осуществлял с помощью газожидкостного контура съем и рассеивание тепла с аппаратуры. Для элементов, расположенных вне термоконтейнера и требующих достаточно узкого диапазона температур, использовался электрообогрев. На боковой поверхности термоконтейнера устанавливались двигательная установка коррекции орбиты с двухкомпонентными ЖРД малой тяги и баки с рабочим телом.
Ориентация спутника осуществлялась с использованием одного опорного направления, определяемого по сигналам инфракрасного датчика - построителя местной вертикали, и управляющих моментов гиростабилизатора. Управление по курсу при этом являлось косвенным, благодаря гироскопическим связям каналов крена и курса, и осуществлялось периодическим включением газореактивных двигателей по сигналам датчика угла отклонения гиростабилизатора в подвесе. Это позволяло получать достаточную точность ориентации, высокий уровень надежности при минимальном приборном составе и простом алгоритме управления. Предприятие «Геофизика» создало новые приборы для ориентации на Солнце и Землю.
В качестве двигательной установки ориентации и стабилизации в составе КА ряда «КАУР-3», так же, как и на КА типа «Молния», применялась пневмосистема на холодном азоте. Разработку элементов пневмоавтоматики (редукторы, клапаны, сопла) осуществили конструкторские подразделения предприятия. В качестве корректирующей ДУ на КА ряда «КАУР-3» использовалась установка 11Д78. Затратив большие усилия,
КА «Радуга»
конструкторы из ТМКБ «Союз» создали двигатель и установку с требуемыми параметрами. В процессе ее эксплуатации возникали проблемы снижения тяги. ТМКБ «Союз» и НПО ПМ в результате сложных исследований и последовательных доработок была создана уникальная технология подготовки ДУ к заправке для сохранения параметров ДУ на длительный срок.
Для «КАУР-3» приборными подразделениями КБПМ была разработана и освоена в производстве на Механическом заводе целая линейка блоков управле¬
174


Глава 4
ния бортовыми системами. В начале 1970-х гг. в КБПМ проводилась большая работа по унификации бортовых приборов и их узлов. Релейные и электронные функциональные узлы, представляющие собой литые пластмассовые основания со штырями, с объемным монтажом реле и ЭРИ, залитыми эпоксидным компаундом, устанавливались в приборы на односторонние печатные платы, монтируемые в окнах алюминиевых рамок. Такая унификация позволила в сжатые сроки разработать и отработать приборы.
Освоение производства КА «Радуга» в Краснояр- ске-26 проходило в 1971-1975 гг. (9-я пятилетка). В сентябре 1975 г. первый КА «Радуга» был доставлен железнодорожным транспортом на Байконур. Три с половиной месяца продолжалась напряженная работа с новым оборудованием. Осенью 1975 г. работа с КА на космодроме велась круглосуточно и механиками, и электриками. Завершающие комплексные испытания были начаты 5 ноября, а закончены 8 ноября 1975 г.
22 декабря 1975 г. первый советский специализированный КА связи «Радуга» был выведен на ГСО с помощью PH «Протон» и РБ «Д». Под индексом «Ста- ционар-1» он был установлен в знаменитую теперь рабочую орбитальную позицию 80 °в.д. Первый специально спроектированный для ГСО мощный отечественный спутник связи начал функционировать. Летные испытания КА «Радуга» проходили не без проблем. Однако по результатам летных испытаний первого КА были проведены существенные доработки на КА № 2, выработана новая технология управления КА с учетом возможных нештатных ситуаций, из работы первого КА «Радуга» извлекли очень важные уроки. Например, в процессе летных испытаний первых КА на ГСО неоднократно отмечались случаи отключения стволов РТР. И к моменту сдачи КА «Радуга» в эксплуатацию баллистики НПО ПМ к числу эксплуатационных факторов добавили прохождение КА по таким участкам орбиты, на которых тени создавались уж не Землей, а Луной (выявился фактор «теневых участков Луны» - ТУЛ). Таким образом, казалось бы, совершенно «простая» геостационарная орбита преподнесла еще один сюрприз - ТУЛ, которые затем были введены в эксплуатационную документацию и стали стандартным образом учитываться при проектировании последующих КА. Конструкция КА «Радуга» стала основополагающей для нового унифицированного ряда «КАУР-3», в который вошли КА «Экран», «Горизонт», «Экран-М», «Радуга-1».
Всего за 25 лет (1975-1999 гг.) с Байконура на РКН «Протон/ДМ» произведено 35 пусков КА «Радуга» на ГСО, из них 3 - аварийные. Все запущенные КА находятся в окрестностях ГСО. Наибольшее число пусков (3) пришлось на 1981 г.
СИСТЕМЫ СПУТНИКОВОГО НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ТЕЛЕВЕЩАНИЯ НА ГСО
Спутниковое телевещание с момента возникновения и до настоящего времени остается одной из самых экономически выгодных областей космической деятельности. Кроме того, огромную значимость телевещательные спутники имеют как средства противодействия тем операциям «информационных войн», которые широко используются странами Запада для обеспечения своих интересов с ущемлением интересов других стран, включая Россию. Развернутая в СССР и частично за его пределами сеть станций «Орбита» достигла своего экономически оправданного насыщения, и дальнейшее ее развитие для охвата всего населения становилось экономически недопустимым. Поэтому проработки возможности создания спутника для НТВ на приемники потребителей рассматривались специалистами КБПМ и потенциальными разработчиками бортовых ретрансляторов и земных приемных станций с конца 1960-х гг.
Первоначально в качестве средств выведения спутника НТВ на ГСО предполагалось использовать PH «Протон» со специально разрабатываемым в КБПМ разгонным блоком (фтор-аммиачный РБ 11С813). КА НТВ предполагалось оснастить мощной (до 5 кВт) системой электропитания на основе ядерной энергетической установки реакторного типа (ЯЭУ «Енисей»). Однако одновременно с разработкой этого варианта происходило совершенствование самой PH «Протон» и разгонного блока «Д», улучшались характеристики энерго-массовой и стоимостной эффективности СБ, упростились требования к типу и мощности излучаемых сигналов, разрешаемых для использования в интересах спутникового НТВ. С учетом всех изменившихся обстоятельств было принято разумное решение о создании КА НТВ без использования ЯЭУ - на солнечных батареях. Так и появился проект знаменитого теперь первого в мире спутника НТВ «Экран».
Создание первой в мире КС непосредственного телевещания «Экран»
Система «Экран» была предназначена для приема программы ЦТВ с высоким качеством цветного изображения массовым потребителем на территории Сибири, Дальнего Востока и Крайнего Севера. Приемные устройства данной системы доступны для приобретения и установки в малонаселенных пунктах, геологических экспедициях, на буровых вышках, морских судах, в отдельных домах. Ее технико-экономический эффект состоит в существенном снижении стоимости
175


Развитие отечественных автоматических КА в 1970-е гг.
приемных станций при ограничениях на максимальную плотность потока мощности радиоизлучения у поверхности Земли, связанных с исключением помех другим средствам радиосвязи, и на массогабаритные параметры КА.
Для абонентского радиоканала «КА - Земля» системы «Экран» была выбрана в качестве несущей частота около 0,7 ГГц в одном из разрешенных Регламентом радиосвязи диапазонов. Достоинство такого канала простота и низкая стоимость приемных устройств, хотя это требует усложнения конструкции КА из-за необходимости установки антенны с большими габаритами для соблюдения норм помех на территории других государств и достаточной избирательности излучения. Это потребовало сужения диаграммы бортовой антенны, повышения точности ее ориентации и стабилизации положения центра масс КА.
На борту КА «Экран» установлен ретранслятор, принимающий на частоте 6,2 ГГц сигналы, излучаемые земной станцией, распложенной в районе Москвы. Передача ведется в диапазоне 702-726 МГц методом частотной модуляции. Звуковое сопровождение осуществляется на поднесущей частоте, что
КА «Экран»
существенно упрощает земную приемную станцию. Необходимость обеспечения высокой плотности потока мощности у поверхности Земли потребовала создания бортового ретранслятора рекордной в то время мощности (300 Вт), устойчиво работающего, несмотря на риски высоковольтных и высокочастотных пробоев.
[ Искусственна . слчтник Земли «Экран*
- амяяавяв
Коллективно!* прием
С ООДАчеЙ СИГНАЛА
НА МАЛОМОЩНОЙ РЕТРАНСЛЯТОР
L/C тан нм телевизионной центр
г_й:
Пго $ е С С И 0 Ч А Л Ь 5: Й Г - И С М
С ГОДАЧеи СИГНАЛА НА местный те~ечентг
РАспРгде-еннРм
то дрм?1дй сети
Схема функционирования системы «Экран»
176


Глава 4
Для концентрации высокочастотной энергии в пределах требуемой зоны обслуживания для КА в КБПМ была разработана принципиально новая антенная решетка с шириной диаграммы направленности 3 х 8,5 °. Она имела диаграмму направленности, обеспечивающую при достаточной избирательности плотность потока в зоне обслуживания примерно -116,5 дБВт/м2. Поэтому приемные земные антенны отличались предельной простотой и впервые в мировой практике стали производиться массово. Благодаря этому в 1981 г. в эксплуатации находилось около 2000 приемных установок системы «Экран», а в 1987 г. - 4500.
Спутники «Экран» имели международный регистрационный индекс «Стационар-Т» и функционировали на ГСО в одной точке - 99 °в.д. КА «Экран» конструктивно относился к унифицированному ряду «КАУР-3» и создавался с участием апробированной ранее спутниковой кооперации. На КА использовалась система ориентации и стабилизации более высокой точности (второго поколения), активная линейная система. Для исключения затенения антенной панели солнечных батарей были отнесены от термоконтейнера на большее расстояние, чем на КА «Радуга». Унификация КА «Экран» в рамках «КАУР-3» позволила создать уникальный объект за 4 года. Соблюдая системный принцип целесообразной новизны и преемственности, были разработаны новые конструкции, технологии изготовления и наземной экспериментальной отработки.
Для КА «Экран» в КБПМ была сконструирована уникальная, самая крупногабаритная на тот момент плоская антенная решетка, которая складывалась буквой «М» в транспортном состоянии для размещения ее в зоне полезного груза под обтекателем PH. Для системы «Экран» разработаны в НИИР и серийно выпускались на телевизорном заводе в Красноярске земные приемные устройства двух классов (с номинальным уровнем сигнала на входе приемных устройств 45 мкВ для первого класса и 20 мкВ-для второго). Устройство первого класса - надежный ЧМ-приемник со 100 %-м горячим резервом, имело вид стойки с габаритными размерами 340 х 700 х 1390 мм и массой 60 кг. Приемное устройство второго класса было самым массовым, имело габаритные размеры всего 165 х 240 х 440 мм, массу - 5 кг.
26 октября 1976 г. спутник НТВ «Экран» был выведен на ГСО. В1976-1988 гг. в рабочую точку ГСО были последовательно запущены 17 космических аппаратов «Экран», которые фактически открыли «окно в мир» для жителей малых населенных пунктов Севера, Сибири и Дальнего Востока, создали в стране единое телевещательное пространство. Но необходимо было обеспечить постоянное и бессбойное функционирование системы «Экран», а это оказалось непросто. При тре¬
тьем пуске 25 мая 1978 г. (КА шел на замену первому, выработавшему свой ресурс) из-за отказа PH космический аппарат был потерян. НПО ПМ быстро подготовило новый КА, и 18 августа 1978 г. прошел следующий пуск, но тоже закончился аварией, опять по вине PH. КБ «Салют» и Завод им. Хруничева, казалось бы, нашли причину, подготовили новую PH, успешно запустили КА «Радуга». Но пуск 17 октября 1978 г. с очередным образцом КА «Экран» снова был аварийным. Пропадание привычных телепередач с экранов телевизоров вызвало множество нареканий телезрителей. Это был нелегкий период для коллектива НПО ПМ и, конечно, тех, кто отвечали за РБ «Д» и PH «Протон» (НПО «Энергия» и Завод им. Хруничева). Серию затянувшихся аварий при пусках «Экранов» удалось прервать 1 февраля 1979 г., когда очередной КА «Экран» был успешно выведен на орбиту. Зато потом система НТВ еще 30 лет (до февраля 2009 г.) продолжала функционировать даже тогда, когда давно истек расчетный срок службы последнего КА.
Всего за 13 лет (1976-1988 гг.) проведены пуски 21 космического аппарата (все с Байконура на PH «Протон» с РБ «Д»), в т.ч. 4 аварийных. На ГСО выведены 17 КА. Средний темп пусков -1,6 КА в год, причем с 1985 г. - по одному запуску в год (что соответствовало гарантийному сроку на КА). Наибольшие числа пусков (3) отмечены в 1978 г. (все аварийные) и в 1982 г. (1 аварийный). Позднее, в 1984-1987 гг., для повышения технических и эксплуатационных характеристик системы НТВ была проведена модернизация спутника «Экран» - создан КА «Экран-М».
МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ СПУТНИКОВЫХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ НА ГСО
Создание первой отечественной многофункциональной гражданской КС фиксированной, мобильной и правительственной связи и телевещания на базе геостационарных КА «Горизонт»
Одной из важнейших вех в развитии спутниковых телекоммуникаций в СССР в 1970-е гг. было создание на ГСО спутниковой системы на базе нового тяжелого многофункционального телекоммуникационного КА «Горизонт» - «олимпийского заказа».
«Горизонт» - фактически первый многофункциональный телекоммуникационный спутник. Его бортовой ретранслятор включал 8 стволов (транспондеров). Для большей их части (6 стволов) рабочим является диапазон 6/4 ГГц (С-диапазон); по одному стволу работают в диапазонах 14/11 ГГц (Ки-диапазон) и 1,5/1,6
177


Развитие отечественных автоматических КА в 1970-е гг.
КА «Горизонт»
ГГц (L-диапазон). В составе БРК «Горизонт» был целый антенный комплекс: 3 приемных (А6, А7, А8) и 5 передающих (А1, А2, АЗ, А4, А5) антенн С-диапазона, 2 приемно-передающие антенны Ки-диапазона (А13, А15) и одна приемно-передающая антенна L-диапазона (А13). Формируемые антеннами лучи, в зависимости от ширины диаграмм их направленности, подразделяются на глобальные, полуглобальные, зоновые, узкие (с шириной по уровню половинной мощности соответственно 17° х 17°, 9° х 18°, 6° х 12°, 5° х 5°). Все антенны нацелены в фиксированные точки земной поверхности. При этом антенны А2, АЗ, А7, А8, А14 нацелены в подспутниковую точку, а у А4, А5 и А6 координаты точек прицеливания могут отклоняться от подспутниковой точки «север» или «юг» - их прицеливание проводится до запуска индивидуально для каждой антенны, исходя из положения зоны обслуживания. Каждая из трех узконаправленных антенн (АЗ и А9) перед запуском прицеливается либо «под себя», либо «вправо» (на восток), либо «влево» (на запад). Для А1, А13 и А15 предусмотрено однократное - с использованием пиропатрона перенацеливание после выведения на орбиту в направлении «восток-запад». Для связи с подвижными станциями был предназначен ствол № 13 (имеющий выход по диапазону 6/4 ГГц в восьмой ствол). Тринадцатый ствол использовался также в сети подвижной президентской связи как один из компонентов разработанной Московским НИИ радиосвязи системы «Кавказ». Во время авиаперелетов он обеспечивает руководителя государства связью с Москвой через установленную на президентском самолете станцию «Астероид».
Кроме средств мобильной президентской связи и связи Морфлота, МНИИРС разработал еще одну систему, базирующуюся на КА «Горизонт» (работающую через одиннадцатый ствол спутника). Она получила название «Рельеф» и с 1983 г. обеспечивала связь в диапазоне 6/4 ГГц с посольствами СССР в Северной
и Южной Америке и Северной Африке. МНИИРС был разработчиком именно систем связи, использующих бортовой ретранслятор КА «Горизонт». Разработчиком самого ретранслятора был НИИ приборостроения.
Для КА «Горизонт» на ГСО были заявлены и зарегистрированы для использования точки стояния: 14 °з.д., 11 °з.д., 40 °в.д„ 53 °в.д., 80 °в.д., 90 °в.д., 96,5 °в.д., 103 °в.д., 140 °в.д., 145 °в.д.
Первый запуск КА «Горизонт» состоялся 19 декабря 1978 г. и был не совсем удачным: аппарат был выведен на нерасчетную, не «чистую стационарную» орбиту. Однако и первый КА уже позволил начать отработку бортовых систем в полете. В целом КА «Горизонт» использовались по назначению с середины 1979 г. К началу «Олимпиады-80» в Москве было проведено еще три запуска, и эти спутники полностью обеспечили выполнение поставленной перед ними первоначальной задачи международного масштаба. Очень успешно, без замечаний КА «Горизонт» отработали всю «Олимпиа- ду-80». Далее спутники продолжили свою службу на благо страны. Не полностью выполнили целевую задачу из-за отказа КИС только КА № 19, КА № 25 и № 39 были потеряны при пусках по вине PH; а КА № 34 не выполнил целевую задачу из-за проявившегося в полете разового эксплуатационного дефекта - неполной заправки жидкостной магистрали СТР при подготовке КА к запуску. В целом «олимпийские» спутники очень достойно послужили еще в течение многих лет после завершения московских спортивных игр. Запуск последнего КА «Горизонт» состоялся в 2000 г., а КА этого типа продолжали работать в составе национальной группировки до 2008 г.
На базе бортовых ретрансляторов повышенной мощности С-диапазона, размещенных на КА «Горизонт», были развернуты на Земле сети малых земных станций «Москва» с антеннами диаметром 2,5 м разработки НИИР (руководители работ - Н.В.Талызин,
А.Д.Фортушенко). Принципиальной особенностью системы «Москва» являлось строгое соблюдение норм на спектральную плотность потока мощности у поверхности Земли, установленных Регламентом радиосвязи для систем фиксированной службы. Это позволяло использовать эту систему для ТВ-вещания на всей территории СССР. Система обеспечивала прием с высоким качеством центральной ТВ-программы и программы радиовещания. Впоследствии в системе был создан еще один канал, предназначенный для передачи газетных полос.
Система «Москва» начала работу в 1979 г. через КА, расположенный на позиции 14 °з.д. Затем в систему ввели КА на позициях 53 °в.д., 80 °в.д., 90 °в.д., 140 °в.д. Через эти спутники передавались блоки центральной ТВ-программы, а также программа радиове¬
178


Глава 4
щания «Маяк», сдвинутые во времени для соответствующих временных поясов нашей страны. Вследствие своей простоты и небольших размеров ЗС системы «Москва» получили большое распространение. Было выпущено около 10 тыс. ЗС разного типа.
Система «Москва» находится в эксплуатации по настоящее время. К концу 2005 г. в ней была организована передача в одном стволе в цифровом виде пакета нескольких ТВ-программ.
Всего за 23 года (1978-2000 гг.) произведены 35 пусков КА «Горизонт», в т.ч. 2 аварийных. Все пуски - с космодрома Байконур на PH «Протон» с РБ «Д». Средний темп пусков -1,5 КА в год. Наибольшее число пусков (3) отмечено в 1988-1990 гг., в 1992-1993 гг. С конца 1980-х гг. КА «Горизонт» составляли основу национальной орбитальной группировки спутников связи и в 1990-х гг. использовались различными отечественными (включая «Газком») и зарубежными операторами, стали одними из самых надежных, долгоживущих отечественных КА.
При гарантированном сроке активного существования 3 года эти спутники работали в среднем около 7 лет. Семь КА типа «Горизонт» проработали на орбите более 10 лет, в т.ч. КА № 36Л, 37Л - более 14,5 лет, а КА № 40Л - более 15 лет.
СОЗДАНИЕ НИЗКООРБИТАЛЬНОЙ НАВИГАЦИОННО-СВЯЗНОЙ СПУТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ «ПАРУС» НА ОСНОВЕ КА «ЦИКЛОН-Б»
Одновременно с опытной эксплуатацией комплекса «Залив» еще до выхода директивных документов кооперацией разработчиков были развернуты работы по созданию эксплуатационной (боевой) навигационносвязной системы под условным на период разработки и летных испытаний названием «Циклон-Б». При этом и бортовая (спутниковая), и наземная, и корабельная (навигационная и связная) аппаратура для эксплуатационной системы была существенно доработана, а некоторые, например, наземная командно-измерительная и корабельная угломерная, вообще были разработаны вновь. Срок активного существования спутника «Циклон-Б» и продолжительность излучения им навигационных радиосигналов на витке, в сравнении с экспериментальным спутником «Циклон», были увеличены вдвое.
В процессе модернизации экспериментальной системы «Циклон» (создания на ее основе боевой эксплуатационной навигационно-связной системы) была также решена задача автоматизированного управления
навигационным обеспечением и связью. В ВМФ при активном участии нашего предприятия фактически была внедрена АСУ радиосвязью и навигационным обеспечением с созданием Командного пункта навигации и связи, переименованного позднее в Центр управления космической связью и навигацией. КПНС располагался на территории полка дальней радиосвязи ВМФ в районе Горок Ленинских Московской области. Смежниками предприятия в этих работах являлись специалисты 9-го и 34-го НИИ ВМФ, а также 27-й кафедры (космических средств вооружения ВМФ) Военно-морской академии им. адмирала флота Советского Союза Н.Г.Кузнецова. По существу, это была первая в своем роде система сбора и управления маршрутами прохождения спутниковой информации, включающая в себя центр управления и три береговых приемо-передающих пункта (расположенные в г. Щелково в техздании 202 НИП-14, г. Североморск в ПРЦ «Бухта», г. Петропавловск-Кам- чатский). В совокупности эти три пункта обеспечивали хотя бы через один из них возможность радиосвязи с любым спутником системы на каждом витке. Поэтому максимальная продолжительность прохождения радиодонесений в режиме с переносом информации между береговыми пунктами управления и ПЛ (НК), находящимися в любом районе Мирового океана, была заведомо меньше драконического периода обращения навигационно-связного КА (105 мин).
Кроме управления радиосвязью, из-за энергетических ограничений на КА требовалось также управлять включением и выключением навигационных передатчиков, т.к. экспериментальные спутники «Циклон» могли обеспечить излучение доплеровского навигационного сигнала только в течение 25 % продолжительности витка, а угломерно-дальномерного и того меньше - только в течение 10 % продолжительности витка (для КА «Циклон-Б» эта продолжительность была увеличена до 50 % и 12,5 % соответственно для доплеровского и угломерно-дальномерного передатчиков). Тем не менее такие ограничения потребовали реализации заявочного принципа работы навигационных передатчиков, т.е. их включения для излучения навигационных сигналов только над заявленными ГКП ВМФ районами Мирового океана и последующего выключения.
Особое внимание специалистов ОКБ-Ю и специалистов баллистического центра в/ч 32103 было уделено повышению точности навигационных определений по сигналам КА системы. Надо отметить, что до применения спутников в качестве подвижных радиомаяков вопрос точности определения и прогнозирования их параметров орбит не стоял сколько-нибудь остро. Параметры орбит использовались в основном для обслуживания КА (вход-выход КА в/из ЗРВ, его надгори- зонтные и азимутальные углы для наведения наземных
179


Развитие отечественных автоматических КА в 1970-е гг.
Схема взаимодействия элементов системы «Циклон»
направленных антенн, освещенность и т.д.). Поэтому точность орбитальных параметров, измеряемая единицами и даже десятками километров, была вполне приемлемой для решения таких задач. С появлением радионавигационных спутников проблема повышения точности их эфемерид стала одной из центральных в спутниковой радионавигации. К началу опытной эксплуатации комплекса «Циклон» точность эфемерид его спутников с 1,5-2 км (в середине 1960-х гг.) усилиями специалистов 4 ЦНИИ МО и ВЦ в/ч 32103 была улучше¬
на примерно до 600-700 м, но этого было явно недостаточно (в американской NNSS со спутниками «Транзит» она тогда уже была на уровне 100-120 м). И хотя американцы занялись этой проблемой примерно на 6 лет раньше и имели лучшие, чем в СССР, геометрические условия территориального размещения измерительных станций слежения за спутниками (территория США с Аляской и Гавайскими островами, территории ассоциированных государств - бывших протекторатов типа Пуэрто-Рико и др.), возможности дальнейшего
180


Глава 4
повышения точности эфемерид и наших навигационных спутников далеко еще не были исчерпаны.
В результате последовательной совместной реализации перечня мероприятий, предложенного головным разработчиком системы - ОКБ-Ю Красноярска-26, точность определения местоположения поэтапно повышалась с 1,0-1,5 км (на начальном этапе ЯКИ экспериментального комплекса) до 250 м на этапе зачетных испытаний и принятия на вооружение эксплуатационной (боевой) системы. В дальнейшем, уже в ходе разработки и летных испытаний низкоорбитальной спутниковой навигационной системы «Цикада», точность место- определений по сигналам низколетящих навигационных спутников («Циклон-Б», «Цикада» и «Цикада-Н») была повышена еще примерно в 3 раза - до 80-100 м. Для этого на орбиты навигационных спутников (высота - 1000 км, наклонение - 83 °) последовательно были выведены два геодезических спутника «Сфера» («Космос-842» и «Космос-911»), привлечены для набора измерительной информации специальные пункты наблюдения Военно-топографического управления и пять океанографических судов ГУНиО МО, оборудованных радиогеодезической измерительной аппаратурой. Результатом обработки измерительной информации, полученной этими средствами, стала специальная согласующая модель движения спутников типа «Циклон» по «навигационной» орбите. Эта модель была использована в баллистико-эфемеридном обеспечении низкоорбитальных навигационных спутников, в результате чего к концу 1970-х гг. была достигнута вышеуказанная (80-100 м) точность местоопределений по навигационным сигналам спутников «Циклон-Б», «Цикада» и «Надежда».
По завершении летно-конструкторских и зачетных испытаний навигационно-связная система в составе орбитальной группировки из шести спутников «Циклон-Б», наземного комплекса управления, трех наземных пунктов приема и передачи радиосвязной информации, расположенных в районах г. Щелково Московской области, Североморск и Петропавловск- Камчатский, подмосковного Центра управления космической связью и навигацией и корабельных навигационных и радиосвязных аппаратурных комплексов постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 748-252 от 9 сентября 1976 г. под шифром «Парус» была принята на вооружение Советской Армии и Военно-морского флота.
Спутниковая навигационно-связная система «Парус» в период ядерного противостояния и холодной войны сыграла существенную роль в обеспечении эффективности управления средствами Военно-морского флота и, в первую очередь, морской составляющей триады стратегических ядерных сил страны.
СОЗДАНИЕ НИЗКООРБИТАЛЬНОЙ МОНОЦЕЛЕВОЙ НАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ «ЦИКАДА»
Итогом совершенствования низкоорбитальной навигации стала разработка и создание на базе системы «Циклон-Б» («Парус») навигационной системы «Цикада», а в дальнейшем на ее основе - отечественной части космического сегмента международной спутниковой системы обнаружения и определения географических координат терпящих бедствие судов и самолетов (КОСПАС-SARSAT).
Необходимость разработки и создания моноцеле- вой, только навигационной спутниковой системы, по аналогии с американской NNSS со спутниками «Транзит» стала очевидной еще до конца 1960-х гг. Навигационно-связные спутники «Циклон-Б» («Парус») из-за комплексирования в рамках единого спутника и навигационных, и радиосвязных задач имели ограничения по ежевитковой продолжительности излучения навигационных радиосигналов. Безусловно, комплексирова- ние этих задач существенно повышало эффективность боевого применения системы, особенно подводными атомными ракетоносцами, но именно оно и стало причиной ограничений из-за нехватки на спутниках энергоресурсов. В то же время для массового свободного использования сигнала неограниченным количеством судов в любых районах Мирового океана требовалось обеспечить непрерывное излучение спутниками навигационных сигналов на всей протяженности витка и в течение всего времени активного существования спутников.
По инициативе НПО ПМ (ныне АО «ИСС им. академика М.Ф.Решетнева») было принято постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 353-126 от 12 мая 1974 г. о разработке на базе навигационно-связного спутника «Циклон-Б» многоцелевого навигационного спутника «Цикада», излучающего только один двухчастотный навигационный радиосигнал в диапазонах 150 и 400 МГц, и развертывании на его основе низкоорбитальной навигационной системы одноименного названия.
Этот спутник обеспечивал искомую непрерывность излучения доплеровского двухчастотного навигационного сигнала в течение всего срока активного существования за счет исключения из состава положенной в его основу базовой модели («Циклон-Б») передатчиков угломерно-дальномерного сигнала (на несущей частоте -10 ГГц), связного ретранслятора и соответствующего уменьшения текущего энергопотребления. Срок службы этого спутника, в сравнении со спутником
181


Развитие отечественных автоматических КА в 1970-е гг.
Низкоорбитальный навигационный спутник «Цикада»
«Циклон-Б», был увеличен вдвое (до двух лет) в основном за счет дополнительного резервирования бортовой аппаратуры.
ЯКИ системы «Цикада» начались 15 декабря 1976 г. запуском одноименного навигационного спутника («Космос-883»). Непрерывность излучения сигналов спутниками «Цикада», наряду с существенным (до 80-100 м по местоположению) повышением точности навигационного обеспечения, расширила область применения системы и повысила эффективность навигационного обеспечения, в т.ч. для гражданских судов. В сообщениях ТАСС о последующих запусках спутников «Цикада» (начиная с КА Космос-1000) стало указываться их навигационное предназначение. Ранее же о цели запуска практически каждого спутника се¬
рии «Космос» туманно сообщалось, что «на спутнике установлена аппаратура для продолжения исследований космического пространства в соответствии с программой, объявленной ТАСС 16 марта 1962 г.», или же о цели вообще ничего не сообщалось.
Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 1029-305 от 20 ноября 1979 г. навигационная система «Цикада» в составе четырех одноименных КА, наземного комплекса управления, общего с НКУ системы «Парус», и корабельного (судового) навигационного оборудования была принята в эксплуатацию для навигационного обеспечения кораблей и вспомогательных судов ВМФ, плавсредств других силовых ведомств и гражданских судов Минморфлота, Минрыб- хоза, Мингео, АН СССР.
182


Глава 4
ЮМ.Зо$ул&, ЭЛ.Ку$нецй&, ^Л.Черш^слыжмЛ
АО «Корпорация «Комета»
РАЗВИТИЕ СРЕДСТВ ПРОТИВОКОСМИЧЕСКОЙ ОБОРОНЫ.
КОСМИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС «ИС-М»
Принятая в опытную эксплуатацию система «ИС» обеспечивала перехват неманеврирующих космических аппаратов-целей. Ее характеристики оказались выше требований, заложенных в техническом задании. Заказчик, учитывая возможности космических систем военного назначения США и перспектив их развития, требовал увеличить диапазон перехвата опасных спутников от 100 до 3600 км, обеспечить возможность перехвата уже на первом витке и повысить помехозащищенность бортовой головки самонаведения.
Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 13 февраля 1973 г. была задана разработка комплекса «ИС-М» с расширенным диапазоном перехвата.
1 декабря 1973 г. главным конструктором комплекса «ИС-М» был назначен К.А.Власко-Власов.
Рассказывает академик А.И.Савин.
«После принятия системы «ИС» в опытную эксплуатацию мы продолжили работы по следующим основным направлениям.
Первое направление - увеличение помехозащищенности бортовой головки самонаведения. Приняли решение о разработке бортовой ГСН инфракрасного диапазона. Решение этой проблемы для того времени оказалось очень трудным. Необходимо было обеспечить обнаружение ИСЗ-цели на довольно большой дальности в 30-40 км. Проектирование тепловой ГСН было поручено НИИ-10 Министерства судостроения. Видимо, ни институт, ни непосредственные исполнители не были подготовлены к решению столь сложной задачи. Инфракрасные ГСН были изготовлены, но ни в одном из четырех пусков положительных результатов достигнуть не удалось. В1978 г. разработка инфракрасной ГСН была прекращена.
Второе направление - увеличение высот и углов наклонения перехватываемых ИСЗ-целей. Предполагалось, что наиболее опасные спутники будут летать на больших высотах. Эту задачу удалось решить. Диапазон перехвата увеличился более чем в 3 раза.
Третье направление - обеспечение перехвата не только двухвитковым методом. Решение этой задачи давало возможность перехватывать опасный спутник
наиболее оперативно, разными тактическими приемами. После модернизации система обеспечила довитко- вый перехват, одновитковый перехват и многовитко- вый перехват нескольких ИСЗ-целей.
Четвертое направление - обеспечение перехвата маневрирующих в космосе ИСЗ-целей. После привлечения к работе наземных радиолокационных станций точного определения координат спутников-целей других систем, наша система стала обеспечивать решение этой задачи.
Пятое направление - вновь отрабатываемые схемы выведения перехватчика, учитывающие более эффективный способ расхода запасов энергетики. Решение этой задачи позволило обеспечить перехват спутников не только в компланарной плоскости, но и на пересекающихся курсах.
Шестое направление - повышение эффективности поражения ИСЗ-целей с различной отражающей поверхностью и степенью защищенности.
После доработки боевой части, способов наведения и самонаведения модернизированная система «ИС-М» могла перехватывать самые разные космические цели: от искусственных спутников Земли с эффективной отражающей поверхностью менее одного квадратного метра до многоразового корабля типа «Шаттл». С1973 по 1978 г. было внедрено значительное количество технических доработок, что сделало систему «ИС-М» высокоэффективным оружием противокосмической обороны».
Следует подчеркнуть, что выдающимся научным и прикладным результатом коллектива ученых и инженеров ЦНИИ «Комета», разработчиков орбитальной системы перехвата космических объектов, «ИС», было создание и успешное применение на практике цифровой имитационной комплексной модели системы, в которую как составная часть были включены программно реализованные алгоритмы управления системой, а в качестве исходных данных при моделировании работы взаимодействующих элементов системы использовались экспериментальные результаты, полученные от реальной аппаратуры наведения при реальном поражении ИСЗ- мишени. Это позволило, не прибегая к натурным экспериментам в виртуальном пространстве, исследовать поведение системы при любых возможных вариантах перехвата любых маневрирующих и не маневрирующих космических аппаратов во всех операционных зонах.
Опыт, приобретенный при создании комплексной экспериментально-расчетной цифровой модели орбитальной системы «ИС», вошел в практику выполнения в ЦНИИ «Комета» последующих разработок больших космических систем специального назначения (задолго до внедрения в практику систем автоматизированного проектирования).
183


Развитие отечественных автоматических КА в 1970-е гг.
Летные испытания комплекса «ИС-М» начались 16 февраля 1976 г. и завершились 19 мая 1978 г.
Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 14 ноября 1978 г. КА «ИС-М» принят на вооружение (в комплектации с радиолокационной головкой самонаведения).
Космический аппарат-перехватчик имел начальную массу 2450 кг, запас характеристической скорости 1200 м/с и гарантированный срок службы 6 лет.
1 июня 1979 г. комплекс противокосмической обороны «ИС-М» с расширенным диапазоном высот перехвата был поставлен на боевое дежурство.
^.&Ъаёт)о&, 2.8.СмясиыцшсаВ.
АО «Корпорация «Комета»
СОЗДАНИЕ И ИСПЫТАНИЯ КОСМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ «ОКО»
Экспериментальные пуски, начатые в 1972 г., продолжались. Были изготовлены и запущены еще два космических аппарата: в январе 1975 г. - на высокоэллиптическую орбиту, в октябре 1975 г. - на стационарную. По инициативе ученых и инженеров ЦНИИ «Комета» с участием предприятий-смежников был проведен тщательный анализ полученных экспериментальных данных и результатов испытаний.
Ценная информация была получена по телевизионной БАО. Было установлено, что телевизионная аппаратура, имеющая чрезвычайно высокую пороговую чувствительность, обеспечивала возможность наблюдения сигналов от ракет на всем активном участке траектории КА на малоизлучающем фоне космоса. При наблюдении на фоне яркой дневной Земли ее характеристики существенно хуже. Сканирующая аппаратура ТП-типа как в дневных, так и в ночных условиях на фоне космоса и пригоризонтной части Земли позволяла обнаруживать сигналы только от первой ступени стартующих ракет.
Создание системы потребовало многих лет интенсивной работы многотысячных коллективов ученых, инженеров и техников самых различных специальностей. Только к разработке бортовых средств КА было привлечено более 50 конструкторских бюро и заводов.
Система проектировалась на совершенно новых принципах с единым пунктом управления и передачи управляющей информации, приема информации обнаружения и полной автоматической обработки в реальном времени.
Серьезную проблему представляла не имевшая аналогов разработка бортового комплекса управле-
КА системы «Око» первого поколения
184


Глава 4
КП системы «Око»
ния КА, обеспечивающего наведение и отслеживание бортовой аппаратурой обнаружения заданного района, и выполнение циклограммы работы бортовых средств при длительном автономном автоматическом функционировании КА без передачи с командного пункта команд управления.
Наземный КП состоял из четырех станций приема информации и передачи команд, вычислительного комплекса обработки и вычислительного комплекса управления, комплексов средств приема, регистрации и обработки телеметрической информации, средств оперативно-командной связи и передачи данных на КП СПРН, комплекса документирования, системы электропитания, вспомогательных средств, обеспечивающих поддержание температурно-влажностного режима.
Создание командного пункта началось в 1974 г. За два с половиной года был выполнен огромный объем работ. Четкая организация, целеустремленность разработчиков, их высокая квалификация, большая помощь со стороны Заказчика и Комиссии по военно-промышленным вопросам при Совете Министров СССР, особенно Л.И.Горшкова и В.М.Каретникова, позволили уже в 1976 г. подготовить первую очередь всех аппаратных средств системы к летным испытаниям.
В октябре 1976 г. первый опытный КА, оборудованный по штатной схеме, был запущен на высокоэллиптическую орбиту. Главными задачами его испытаний были определены отработка программно-алгоритмического обеспечения управления и обработки специнформации, а также установление соответствия полученных тактико-технических характеристик КА
требованиям технического задания. К моменту запуска аппаратные программные комплексы управления космического аппарата были достаточно хорошо отработаны с использованием различного рода имитаторов и обеспечивали автоматизированное управление КА и выдачу необходимой информации для управления средствами системы.
Основными проблемами при этом были обеспечение высоких показателей по достоверности информации обнаружения (вероятности правильного обнаружения и исключение потока ложных тревог) и устойчивости функционирования средств вычислительного комплекса, выполненного на базе ЭВМ М-10. Объективный характер сложности решения указанных проблем был в их новизне.
Наиболее сложной задачей, которая решалась при запуске первых КА системы «Око» была отработка программно-алгоритмических комплексов обнаружения (ПАО-О).
Без преувеличения можно сказать, что решение этих задач было бы невозможно без создания целого комплекса средств моделирования, среди которых важнейшее место занимала разработка цифровой имитационной модели входного воздействия реального времени, включающей в себя фоно-целевую обстановку (в динамике ее изменения), БАО телевизионного и теплопеленгационного типов, КА в составе орбитальной группировки, радиолинию сброса информации «борт - Земля» и программно реализованные алгоритмы автоматического обнаружения целей. Модели получили название ЦИМИТ (цифровые имитационные модели информационного тракта), т.к. включали в себя все элементы сложной системы автоматической обработки информации от фоново-целевой обстановки в предметной области до типовых сообщений на выходе системы.
Существенный вклад в создание ЦИМИТ принадлежит Г.В.Давыдову, Ю.П.Веткину, Б.П.Макушину,
А.Д.Кудрявцеву, Н.Т.Черешневу, А.И.Тюкову, П.П.Аки- мову, В.А.Гомоскову, Е.А.Журавлеву, В.В.Синельщикову, Е.В.Жадейко, С.П.Дианову, П.Я.Салтанову и др.
На вычислительных средствах того времени сложными оказались проблемы обеспечения устойчивости и непрерывности функционирования. Для их решения был реализован межмашинный обмен между тремя ЭВМ в составе вычислительного комплекса и создана
185


Развитие отечественных автоматических КА в 1970-е гг.
сложная система функционального допускового контроля состояния КА, наземных средств, включая проверку на логическую непротиворечивость результатов вычислений в реальном масштабе времени. Это позволило при сравнительно невысоких показателях надежности каждой из ЭВМ, входящей в состав ВК, добиться высоких показателей по непрерывности и устойчивости функционирования ВК в целом. Основной вклад в решение этих проблем внесли Н.П.Еремина, Л.И.Лобынцева, С.Г.Тотмаков, А.М.Шеленков, П.В.Болохов, В.В.Крохин, А.Д.Кудрявцев, Б.П.Макушин, Г.А.Ермошкин, И.И.Тарасов, В.Б.Фролов, В.Ю.Бобров, Ю.Я.Быков, В.П.Мисник.
Сложность создаваемой системы вызвала к жизни необходимость в реализации на объекте специальных организационно-технических мероприятий для обеспечения увязки, стыковки и отладки программно-аппаратных комплексов. Для обеспечения постоянного системно-технического руководства головной организации и предприятий кооперации, работающих на объекте, создана комплексная бригада, в которую вошли специалисты всех подразделений без учета кх ведомственной принадлежности. Руководителем комплексной бригады был назначен заместитель главного конструктора Г.В.Давыдов.
В апреле 1977 г. запускается новый КА. Комиссия по испытаниям продолжает работу. Орбитальная группировка наращивается. В июне и июле 1977 г. запускаются еще два аппарата. На орбите работают уже три КА. Они последовательно контролируют заданный ракетоопасный район, время от времени перенацеливаются для наблюдения за плановыми пусками отечественных и иностранных МБР и ракет-носителей. Полным ходом идет набор данных по фоново-целевым характеристикам, уточняются алгоритмы обработки, обеспечивающие повышение ТТХ системы до необходимого уровня.
В.Г.Хлибко
В середине 1977 г. комиссией утверждается акт по оценке ТТХ КА с положительными результатами. Государственная комиссия приступила к завершающему этапу - испытаниям системы в целом. В 1977-1978 гг. запускаются еще четыре КА. Орбитальная группировка полного состава ведет практически непрерывный контроль заданного района. Набранная статистика по обнаружению стартов МБР и эксплуатационные показатели функционирования наземных средств позволяют произвести оценку достигнутых ТТХ системы. Разрабатывается итоговый акт испытаний. В конце 1978 г. актом, подписанным всеми членами Государственной комиссии, рекомендовано принять Космическую систему раннего обнаружения стартов МБР первого поколения на вооружение.
16 января 1979 г. вышло постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР о принятии системы в эксплуатацию. В нем было определено в период с 1979 г. по 1981 г. осуществлять опытную эксплуатацию системы силами Министерства обороны с участием представителей промышленности с целью приобретения опыта и набора статистики.
186


Глава 4
Калл. а&М.
НПО им. САЛавочкина
АВТОМАТИЧЕСКИЕ КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕНЕРЫ И МАРСА. ПЕРВЫЕ НА МАРСЕ
ТРЕТЬЕ ПОКОЛЕНИЕ КА
ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕНЕРЫ: «ВЕНЕРА-9» -
«ВЕНЕРА-16»
Для выполнения задач второго этапа исследования Венеры, заключающегося в планомерном, сочетающем глобальное и более детальное, нежели ранее, изучение экологической системы, образуемой этой планетой, потребовалось создание новых космических аппаратов, пригодных для осуществления сложных комплексных научных экспериментов.
Третье поколение КА «Венера» представляет собой служебный модуль (орбитальный или пролетный аппарат), конструкция которого позволяет устанавливать на нем крупногабаритную полезную нагрузку (многофункциональный спускаемый аппарат или иные комплексы целевой аппаратуры). При создании служебного модуля в основу положена разработка ОКБ Машиностроительного завода им. С.А.Лавочкина, проведенная в рамках программы исследования Марса. В конструкцию и бортовые системы КА были внесены некоторые изменения, учитывающие специфику полета к Венере. Таким образом, марсианский КА стал, по сути, универсальной служебной платформой для аппаратов, предназначенных для планетных исследований.
Спускаемый аппарат был разработан заново. Существенно изменилась его конструкция. Он стал вместилищем посадочного аппарата - многофункционального исследовательского зонда, предназначенного для работы как в условиях венерианской атмосферы, так и на поверхности планеты. Кроме обеспечения задач посадки с помощью новых СА, стало возможным применение исследовательских зондов нового типа - свободноплавающих аэростатов, передаваемая информация с которых в совокупности со слежением за их перемещениями с Земли позволила сделать первые шаги по изучению процессов глобальной циркуляции венерианской атмосферы.
Впервые представилась возможность выполнять комплексные исследования с помощью прямых измерений по трассам спуска, которые дополнялись наблюдениями, проводившимися с борта искусственных спутников Венеры в течение длительного времени.
Спускаемый аппарат КА «Венера-11» на поверхности планеты
В процессе спуска определялись параметры атмосферы, изучалась ее динамика по доплеровским измерениям.
КА третьего поколения позволили выполнить комплекс научных программ по исследованию поверхности Венеры, в т.ч. получение транслируемых через ОА телефотометрических изображений поверхности (черно-белых и цветных) с мест посадки и результатов проведения непосредственного анализа грунта.
С помощью космических аппаратов «Венера-9» «Венера-16» удалось достаточно полно реализовать второй этап стратегии планетных исследований в отношении Венеры. КА «Вега-1», «Вега-2», принадлежащие к этому же поколению межпланетных автоматических аппаратов, созданных НПО им. САЛавочкина, позволили впервые в практике отечественной космонавтики совершить многоцелевую и разноплановую экспедицию, включающую продолжение научных экспериментов по изучению планеты Венера и последующее пролетное сближение аппаратов с кометой Галлея. Была использована уникальная возможность исследования ядра кометы, появляющейся с периодичностью раз в 76 лет в пределах Солнечной системы. Для отечественных исследователей космоса это был первый, очень успешный, опыт изучения т.н. малого тела Солнечной системы.
Космические аппараты для исследования Венеры третьего поколения стали основой для развития широкого международного сотрудничества в области проведения планетных исследований: если на КА
187


Развитие отечественных автоматических КА в 1970-е гг.
«Венера-11» - «Венера-14» дело ограничивалось проведением совместных с зарубежными партнерами единичных экспериментов, то проект «Вега» уже получил официальный статус международного проекта, возможностью участия в реализации которого воспользовались ученые большинства передовых стран мира.
Космические аппараты серии 4В
Космические аппараты серии 4В предназначены для исследования планеты Венера и околопланетного пространства с помощью доставляемого на поверхность планеты посадочного аппарата, а также орбитального аппарата, выполняющего функции искусственного спутника планеты.
Серия 4В состоит из двух аппаратов (КА «Венера-9» и КА «Венера-10»), являющихся полной аналогией друг друга. Запуск двух одинаковых аппаратов планировался не только для повышения общей надежности выполнения целевой задачи, но и для исследования поверхности Венеры в двух различных районах планеты. Запуск КА «Венера-9» осуществлен 8 июня 1975 г., а «Венера-10» -14 июня 1975 г.
В основную программу экспедиции входили следующие задачи:
- доставка СА в припланетную область и обеспечение требуемых условий по баллистике для проникновения СА в атмосферу Венеры;
- обеспечение требуемых условий по баллистике для выведения ОА на орбиту искусственного спутника Венеры;
полешмй I ру %
, оак кислорода
бак-
керосина
03700 днш а I ель НД58М бак
окисли гели (!\04)
- бак I opio'iei о (НДМГ)
дни1 а 1C ль РД-0214
.(BMiaiejib
РД-112 1 3
бак
' ОКИСЛИ I C.IH
- 04100
бак юрючсю (НДМГ)
iBHi ai ели 1 хРД-0211 ЗхРД-0210
бак
окисли гели <N,04)
лит яI ели РД-253
КА «Венера-10»
PH УР-500К «Протон»
- репортажная передача, транслируемая на ОА в процессе спуска СА в атмосфере, содержащая результаты измерений ее основных физико-химических параметров (давления, температуры, плотности, освещенности и химического состава атмосферы), результаты исследования облачного слоя, а также величин ускорений, возникающих на участке аэродинамического торможения;
- осуществление посадки ПА на поверхность планеты, на ее дневную сторону;
- транслируемая на ОА передача телефотометриче- ских изображений поверхности в месте посадки и результатов измерения характеристик грунта;
188


Глава 4
Баллистическая схема экспедиции КА серии 4В
Схема спуска посадочного аппарата на поверхность Венеры
- ретрансляция с ОА на Землю результатов выполнения научной программы ПА;
- долговременное функционирование ОА на орбите ИСВ с выполнением научной программы, включающей получение телевизионных изображений облачного слоя, спектров ночного свечения планеты, исследования распределения температуры по верхней границе облаков, водородной короны, многократное проведение радиопросвечивания атмосферы и ионосферы, измерений магнитных полей и околопланетной плазмы.
Для выведения КА серии 4В использовалась трехступенчатая с разгонным блоком ракета-носитель УР-500К «Протон» стартовой массой 690 т.
Масса полезного груза, выводимого PH УР-500К «Протон» на трассу полета к Венере, - до 5000 кг. КА серии 4В выводятся на попадающую траекторию первого полувитка (угловая дальность перелета - меньше 180 °). Продолжительность перелета - 132 сут. Спускаемый аппарат после свободного полета в течение двух суток вхо-
189


Развитие отечественных автоматических КА в 1970-е гг.
дит в атмосферу Венеры со скоростью ~11,2 км/с под углом -20 °. Вход в атмосферу неориентированный.
КА серии 4В состоит из орбитального и спускаемого аппаратов. Спускаемый аппарат установлен посредством конического переходника в верхней части орбитального отсека на блоке баков и закреплен в этом положении с помощью стяжных металлических лент.
Орбитальный аппарат предназначен для обеспечения перелета КА по трассе Земля - Венера (включая коррекции траектории), десантирования спускаемого аппарата на поверхность планеты, выхода на орбиту искусственного спутника Венеры, ретрансляции на Землю сигналов, полученных со спускаемого аппарата, проведения с орбиты научных исследований Венеры и околопланетного пространства. Орбитальный аппарат конструктивно состоит из торового приборного отсека, блока баков и корректирующе-тормозной двигательной установки. Конструктивно спускаемый аппарат состоит из теплозащитной оболочки и помещенного внутрь ее корпуса посадочного аппарата.
Посадочный аппарат состоит из герметичного приборного контейнера с наружной и внутренней теплоизоляцией, отсеков парашютной системы и научной аппаратуры, работающей в облачном слое, аэродинамического тормозного устройства, посадочного устройства и антенны. К верхней части корпуса ПА крепится жесткое аэродинамическое тормозное устройство - щиток диаметром 2 м. Он применен взамен парашюта, который при посадке мог накрыть иллюминатор телефотометра. В отсеке научной аппаратуры размещаются приборы, предназначенные для работы в облачном слое. Они рассчитаны на работу при давлении до 5-7 атм. После достижения расчетного давления происходит разгерметизация отсека за счет разрыва тарированной мембраны.
Научная программа выполнена в намеченном объеме:
- впервые в мировой практике получены панорамные телевизионные изображения с поверхности другой планеты;
- в процессе спуска измерены плотность, давление, температура атмосферы Венеры, количество в ней водяного пара, проведены нефелометрические измерения частиц облаков, измерения освещенности в различных участках спектра;
- измерены характеристики грунта (помимо гаммаспектрометра использовался радиационный плотномер);
- искусственные спутники (одновременно работающие ОА «ВенерыЭ» и «ВенерыЮ») позволили получить телевизионные изображения облачного слоя, распределение температуры по верхней границе облаков, спектры ночного свечения планеты, провести исследования водородной короны, многократное радиопросве¬
чивание атмосферы и ионосферы, измерение магнитных полей и околопланетной плазмы.
На панорамах, составленных из телевизионных изображений, переданных с посадочного аппарата «Венеры-9» (детали которого попали на передний план), видны выходы коренных пород; развалы камней могут быть результатом смещений в коре и служить подтверждением тектонической активности на Венере.
Космические аппараты серии 4В1
Космические аппараты серии 4В1 предназначены для проведения исследований планеты Венера с помощью доставляемого на поверхность планеты посадочного аппарата, а также с пролетной траектории. Серия 4В1 состоит из двух аппаратов (КА «Венера-11» и КА «Венера-12»), являющихся аналогами по конструкции, составу бортовых агрегатов, служебных систем и приборов, комплекту научной аппаратуры и предназначенных для выполнения идентичных исследовательских программ.
Запуск КА «Венера-11» осуществлен 9 сентября 1978 г., КА «Венера-12» - 14 сентября 1978 г. В программу экспедиции входили следующие задачи:
КА «Венера-11»
190


Глава 4
- доставка СА в припланетную область и обеспечение требуемых условий по баллистике для проникновения СА в атмосферу Венеры;
- репортажная передача, транслируемая на ОА в процессе спуска СА в атмосфере, содержащая результаты измерений ее основных физико-химических параметров (давления, температуры, химического состава атмосферы, содержания в ней влаги), результаты исследований облачного слоя, атмосферных грозовых электроразрядов;
- осуществление посадки ПА на поверхность планеты, на ее дневную сторону;
- транслируемая на ОА передача телефотометри- ческих изображений поверхности в месте посадки и результатов проведения непосредственного анализа грунта;
- ретрансляция с ОА на Землю результатов выполнения научной программы ПА;
- проведение с помощью ОА исследований околопланетного и межпланетного пространства при движении по пролетной траектории.
Космические аппараты серии 4В1М
Космические аппараты серии 4В1М предназначены для проведения исследований планеты Венера с помощью доставляемого на поверхность планеты посадочного аппарата, а также с пролетной траектории. Се-
КА «Венера-13» в сборочном цехе
рия 4В1М состоит из двух аппаратов (КА «Венера-13» и КА «Венера-14»), являющихся аналогами по конструкции, составу бортовых агрегатов, служебных систем и приборов, комплекту научной аппаратуры и предназначенных для выполнения идентичных исследовательских программ.
Запуски двух аппаратов 4В1М осуществлены в 1981 г: «Венеры-13» - 30 октября, «Венеры-14» 4 ноября. В программу экспедиции входили следующие задачи:
- доставка СА в припланетную область и обеспечение требуемых условий по баллистике для проникновения СА в атмосферу Венеры;
- репортажная передача, транслируемая на ОА в процессе спуска СА в атмосфере, содержащая результаты измерений ее основных физико-химических параметров (давления, температуры, химического состава атмосферы, содержания в ней влаги), результаты исследований облачного слоя, атмосферных грозовых электроразрядов;
- осуществление посадки ПА на поверхность планеты, на ее дневную сторону;
- транслируемая на ОА передача цветных теле- фотометрических изображений поверхности в месте посадки и результатов проведения непосредственного анализа грунта;
- ретрансляция с ОА на Землю результатов выполнения научной программы ПА;
- проведение с помощью ОА исследований околопланетного и межпланетного пространства при движении по пролетной траектории.
Основные научные эксперименты, проводимые в месте посадки, - получение цветных фотопанорам поверхности Венеры, а также забор образцов грунта и их физико-химический анализ.
Космические аппараты серии 4В2
Космические аппараты серии 4В2 предназначены для картографирования Северного полушария поверхности Венеры с орбиты ее искусственного спутника, получения профиля поверхности Венеры по трассе полета, а также для изучения химического состава и физических характеристиках атмосферы Венеры и дистанционного изучения в локальных районах характеристик вещества поверхностного слоя планеты.
Серия 4В2 состоит из двух аппаратов (КА «Венера-15» и КА «Венера-16»), являющихся полной аналогией друг друга по конструкции, составу бортовых агрегатов, служебных систем и приборов, комплектации научной аппаратурой и предназначенных для выполнения идентичных исследовательских программ при одновременной работе на орбитах ИСВ.
191


Развитие отечественных автоматических КА в 1970-е гг.
КА «Венера-15» на орбите ИСВ
В литературных источниках в отношении этих аппаратов употребляется также термин «венерианский картограф».
Суть одновременного запуска двух одинаковых аппаратов - повышение надежности решения задачи картографирования Венеры. Запуск КА «Венера-15» осуществлен 2 июня 1983 г., КА «Венера-16» - 7 июня 1983 г. В программу экспедиции, цель которой - проведение радиолокационного картирования планеты, получение детальной топографической карты приполярных областей северного полушария, входили задачи:
- получение изображений северной полярной области с разрешением 1,52 км;
- измерение профиля высот рельефа с точностью 50 м;
- проведение стереоскопической съемки отдельных участков;
- составление радиотепловой карты и определение диэлектрических свойств грунта;
- изучение атмосферы Венеры путем ее радиопросвечивания;
- изучение атмосферы Венеры с помощью инфракрасного Фурье-спектрометра.
Для повышения массы полезной нагрузки космический аппарат выводится на перелетную траекторию
Космический аппарат серии 4В2
192


Глава 4
1-я коррекция 10,15.VI.1983 г.
Старт с Земли 2,7.VI.1983 г.
Радиозаход Венеры за Солнце 16.V1.1984 г.
Начало радиолоци- рования 11.XI.1983 г.
Полоса, лоцируемая на одном витке ~ 7000x150 км
Апоцентр высота ~66000 км
Баллистическая схема экспедиции КА серии 4В2
второго полувитка (угловая дальность - больше 180 °). На трассе перелета к Венере запланировано проведение двух коррекций траектории движения аппарата: через 7-10 сут. после старта и за 7-15 сут. до подлета к Венере.
Ежедневно при прохождении аппарата вблизи планеты за 16 мин проводится съемка полосы поверхности длиной 7000-8000 км. Съемка начинается на широте 80 ° за северным полюсом Венеры. Аппарат проходит вблизи него и, двигаясь примерно вдоль меридиана, заканчивает съемку на широте 30 °. В ходе съемки ап¬
парат ориентируется в подспутниковую точку, при этом антенна радиолокатора бокового обзора отклонена на 10 ° от плоскости орбиты. Одновременно со съемкой проводятся измерения профилей высот поверхности Венеры по трассе полета с помощью высотомера и тепловое картирование поверхности планеты с помощью радиометра «Омега».
КА 4В2 создан на базе орбитальных (пролетных) аппаратов успешно выполнивших свои задачи КА «Ве- нера-9» - «Венера-14».
193


Развитие отечественных автоматических КА в 1970-е гг.
ВТОРОЕ ПОКОЛЕНИЕ КА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МАРСА: «МАРС-2» - «МАРС-7»
Так же, как и в отношении Венеры, начать исследования Марса автоматическими космическими аппаратами, созданными в ОКБ-1 С.П.Королева, не удалось. Лучший из результатов - КА «Марс-1», направленный с целью фотографирования Марса, пролетел около планеты на слишком большом расстоянии от нее -195000 км.
Конструкторский коллектив Г.Н.Бабакина начал проработки в части формирования задач и принципов построения АМС нового типа, предназначенных для комплексного исследования планет. Этому коллективу была предоставлена возможность решить эту задачу, и прежде всего в рамках реализации программы исследования Марса. Г.Н.Бабакин стал автором «Основных положений на разработку АМС для исследования Марса». Конструкция созданных под его руководством космических аппаратов абсолютно отлична от конструкции предшественников. Серьезные изменения претерпели также бортовые служебные системы и агрегаты: использованы более совершенные приборы и аппаратура, пополнился их состав; создана конструкционная возможность установки на борту полезной нагрузки большей массы и различного назначения.
При проектировании соблюден основной принцип построения космического аппарата, практикуемый в отечественной беспилотной космонавтике того времени и отличный от американской, а именно размещение жизненно важных комплектующих бортовой аппаратуры в герметичных отсеках. Именно поэтому в этих отсеках необходимо было создавать и поддерживать определенный микроклимат, для чего требовалась соответствующая СОТР.
Разработан новый спускаемый аппарат, оборудованный системами и устройствами, обеспечивающими отделение аппарата от орбитального отсека, переход его на траекторию сближения с планетой, торможение, спуск в атмосфере и мягкую посадку на поверхность Марса. На разных этапах спуска для уменьшения скорости последовательно используются аэродинамический тормозной конус, парашютная система, РД.
Использование аппаратов нового поколения было возможным лишь при замене ракеты-носителя «Молния» на более мощную - «Протон». Одновременный ввод в эксплуатацию новой ракеты-носителя и нового КА оказался довольно болезненным для последнего: лишь с четвертой попытки КА был выведен на межпланетную траекторию. В дальнейшем с помощью космических аппаратов этого поколения были проведены рекогносцировочные исследования планеты Марс, осуществлена первая в мировой практике мягкая посадка исследовательского зонда на ее поверхность.
Создатели аппарата заложили в нем широчайшие возможности «универсального исследовательского инструмента», позволяющие на его базе создавать не только автоматические межпланетные станции и космические аппараты для исследования малых тел Солнечной системы, но и специализированные спутники Земли - внеатмосферные астрофизические обсерватории.
Серия М-71
Космические аппараты серии М-71 предназначены для исследования планеты Марс и околопланетного пространства с помощью доставляемого на поверхность планеты посадочного аппарата, а также орбитального аппарата, выполняющего функции искусственного спутника планеты.
Серия М-71 состоит из двух аппаратов - «Марс-2» и «Марс-3», являющихся полной аналогией друг друга по конструкции, составу бортовых агрегатов, служебных систем и приборов, а также предназначенных для выполнения идентичных основных исследовательских программ. Есть некоторые различия (дополнения) в комплектации научной аппаратурой и, соответственно, перечне решаемых научных задач.
Запуск КА «Марс-2» осуществлен 19 мая 1971 г., КА «Марс-3» - 28 мая того же года. В программу экспедиции входили следующие задачи:
- доставка СА в околопланетную область и обеспечение требуемых условий по баллистике для проникновения СА в атмосферу Марса;
- осуществление посадки исследовательского зонда (автоматической марсианской станция) на поверхность планеты;
- создание с помощью орбитального аппарата долговременно функционирующего в околопланетном пространстве искусственного спутника Марса;
Орбитальный и спускаемый аппараты КА М-71
194


Глава 4
Схема полета АКА серии М-71
- получение фотоснимков определенных участков поверхности Марса и фотопанорамы поверхности планеты в районе посадки;
- определение типа пород грунта и распределения в них некоторых химических элементов;
- изучение рельефа поверхности, радиояркостной температуры поверхностного слоя и его диэлектрической проницаемости;
Схема посадки СА серии М-71 на поверхность Марса
- определение распределения водяного пара по диску планеты;
- измерения плотности, давления и температуры атмосферы на различных высотах в процессе спуска, определение газового состава атмосферы;
- определение прочностных характеристик грунта и его несущей способности;
- уточнение фигуры планеты и характеристик магнитного поля Марса;
- определение радиационной обстановки;
- продолжение исследования свойств межпланетного пространства.
Для выведения КА серии М-71 использована четырехступенчатая ракета-носитель УР-700К «Протон» стартовой массой 690 т. После старта, выведения ГБ на незамкнутую околоземную орбиту и последующего пассивного полета по ней КА переводится на траекторию перелета к планете Марс.
Расчетная высота ввода парашютной системы 5-10 км. Первым с помощью твердотопливного двигателя вводится вытяжной парашют. Он вытягивает за собой основной парашют, при этом спуск происходит сначала на зарифованном парашюте. Через 10 с после ввода осуществляется разрифление парашюта, и далее спускаемый аппарат опускается на куполе основного парашюта. Вместе с вводом основного парашюта включается радиокомплекс метрового диапазона и
195


Развитие отечественных автоматических КА в 1970-е гг.
телеметрия, начинается передача на орбитальный аппарат результатов измерений температуры и давления атмосферы «с привязкой» к высоте.
Через 7 с происходит сброс тормозного экрана. Еще через 10 с осуществляется перецепка, срабатывают четыре узла крепления строп к парашютному отсеку, установленному на верхней части продолжающей спуск посадочной ступени СА (АМС) и прикрепленному к ней при помощи стяжных лент, и парашют извлекает из отсека двигатель мягкой посадки, соединенный амортизационными цепями со стропами парашюта и парашютным отсеком.
Автоматическая марсианская станция после расцепки совершает свободное падение с высоты 1,7-7 м на поверхность планеты. Скорость соударения при контакте не превышает 12 м/с. Она гасится специальным амортизационным устройством из пенопласта, рассчитанным на гашение ускорения порядка 200 д. Происходит сброс верхнего теплозащитного кожуха, после которого для принятия АМС положения, близкого к вертикальному, производится раскрытие четырех лепестков. Орбитальный аппарат начинает прием информации с СА сразу после торможения.
Космический аппарат серии М-71
Автоматический космический аппарат серии М-71 состоит из орбитального и спускаемого аппаратов. Спускаемый аппарат крепится в верхней части орбитального аппарата с помощью цилиндрического переходника и соединительной рамы.
Орбитальный аппарат предназначен для обеспечения перелета КА по трассе Земля - Марс (включая коррекции траектории), десантирования посадочного аппарата на поверхность планеты, выхода на орбиту искусственного спутника Марса, ретрансляции на Землю сигналов, полученных со спускаемого аппарата и проведения с орбиты научных исследований Марса и околопланетного пространства.
Орбитальный аппарат конструктивно состоит из торового приборного отсека, блока баков и коррек- тирующе-тормозной двигательной установки. Основа КТДУ-627 - ЖРД 11Д625.000 разработки КБ Химмаш тягой 1908 кг (большая тяга) и 763 кг (малая тяга). Двигатель установлен в карданном подвесе, что позволяет обеспечить качанием камеры ЖРД в диапазоне ±7 ° стабилизацию КА во время работы двигателя. Спускаемый аппарат предназначен для проведения комплекса научных исследований как в процессе спуска в атмосфере Марса, так и после мягкой посадки на его поверхность.
Состав научной аппаратуры, установленной на АМС:
- прибор ИТД для измерения температуры и давления марсианской атмосферы;
- масс-спектрометр МХ-6408 для определения химического состава атмосферы;
- автоматическая активационная лаборатория ААЛ-2 для определения типа поверхностных пород;
- прибор ИПС для измерения скорости ветра и плотности газа;
- два телефотометра для получения панорамных фотоснимков;
- прибор ПрОП-М для определения прочности поверхностного слоя грунта.
В ходе полета «Марс-2» и «Марс-3» по трассе Земля - Марс и с орбиты искусственного спутника Марса проведены следующие наблюдения и измерения:
Космический аппарат серии М-71
Орбитальный аппарат КА серии М-71
196


Глава 4
- с помощью спектрометров ионов и электронов выполнены измерения энергии частиц солнечного ветра, получены данные по составу частиц; выполнены измерения температуры и скорости отдельных компонентов солнечной плазмы;
- измерены яркостные температуры вдоль трассы спутника, которые изменялись от +13 до -93 °С; в районе северной полярной шапки зафиксирована температура около-110 °С;
- получены данные о температуре грунта на глубине 30-70 см; установлено, что на этой глубине температура грунта не испытывает суточных колебаний;
- получены данные о диэлектрической проницаемости грунта вдоль трассы спутника;
- определено содержание углекислого газа в вертикальном столбе атмосферы и давление у поверхности в различных областях, которое составило 7,7-6 мбар; измерена высота облаков пыли во время пылевой бури, которая составила -10 км;
- измерено содержание водяного пара в атмосфере Марса;
- проведены измерения параметров межпланетных магнитных полей;
- с помощью ультрафиолетового фотометра регистрировалось солнечное излучение, рассеянное атомами водорода и кислорода в верхней атмосфере Марса.
Кроме того, с помощью научной аппаратуры, установленной на ОА «Марс-3», проведено радиопросвечивание в сантиметровом диапазоне атмосферы Марса, получены характеристики ионосферы планеты; по снимкам, выполненным с большого расстояния, уточнено оптическое сжатие планеты, построены профили рельефа по изображению края диска, выявлена слоистая структура марсианской атмосферы.
ТРЕТЬЕ ПОКОЛЕНИЕ КА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МАРСА: КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ «МАРС-96» («МАРС-8»)
Космический аппарат «Марс-96» предназначен для комплексного изучения планеты Марс, Солнца, межпланетного пространства и астрофизических исследований. Запуск аппарата был осуществлен 16 ноября
КА «Марс-96» в полете
1996 г. Он не вышел на отлетную траекторию к Марсу из-за нештатной работы разгонного блока «Д».
Основными задачами марсианской экспедиции, реализуемой согласно этому проекту, являются создание искусственного спутника Марса и доставка на поверхность планеты исследовательских зондов (пе- нетраторов и малых автономных станций). Научная программа миссии нацелена главным образом на раскрытие процессов эволюции поверхности, атмосферы и климата планеты, исследования околопланетной плазмы. Наличие в одной экспедиции такого сочетания исследовательских средств (комплекс научной аппаратуры орбитального аппарата и четыре исследовательских зонда-лаборатории: два пенетратора и две малые автономные станции) предоставляет уникальную возможность для проведения длительных исследований планеты, включая изучение сезонных изменений в ее атмосфере и на поверхности. При этом непосредственные измерения, проводимые на поверхности Марса зондами-лабораториями, позволяют дополнить и калибровать глобальные дистанционные исследования, проводимые с орбиты искусственного спутника планеты. Запуск АКК «Марс-96» оказался неудачным.
197


Развитие отечественных автоматических КА в 1970-е гг.
‘Н.КЗарлиш
АО «ЦЭНКИ»
СОЗДАНИЕ КОМПЛЕКСА АППАРАТУРЫ ДЛЯ ЗАБОРА И АНАЛИЗА ГРУНТА НА ПОВЕРХНОСТИ ПЛАНЕТЫ ВЕНЕРА
Дальнейшие работы по созданию грунтозаборных устройств в КБОМ и его Ташкентским филиале (после завершении работ по ГЗУ ЛБ09 и МБ01) в соответствии с постановлением Правительства СССР № 3993-325 от 4 декабря 1975 г. были сосредоточены на решение задачи взятия проб грунта на поверхности Венеры и анализе его химического состава.
По результатам анализа первых проработок, проведенных в КБОМ совместно с НПО им. С.АЛавочкина и ГЕОХИ, было принято научно и технически обоснованное решение, предусматривающее проведение после бурения грунта анализа химического элементного состава методом рентгено-флюоресцентного анализа непосредственно на Венере с последующей передачей полученных результатов по радиоканалу на Землю.
Создание комплекса аппаратуры для взятия и анализа грунта на поверхности Венеры представляло сложнейшую научно-техническую проблему. Прежде всего, следовало создать ГЗУ, способное пробурить грунт Венеры с неизвестными прочностными свойствами в условиях высоких значений температур (до 500 °С) и давлений (до 107 Па) атмосферы, состоящей в основном из углекислого газа. Размещенная на посадочном аппарате автоматической межпланетной станции «Венера» аппаратура до выполнения программы работ на поверхности Венеры должна была выдержать разнообразные динамические нагрузки: транспортные ударно-вибрационные нагрузки при перемещении до космодрома Байконур из г. Химки, линейные и ударно-вибрационные нагрузки при выведении АМС на орбиту перелета к Венере и при коррекции орбиты, значительные линейные перегрузки (до 300) при входе и торможении в плотной атмосфере Венеры, сильнейшие посадочные ударные перегрузки (150 - по продольной оси и по 75 - по другим осям). Движение в атмосфере до посадки и нахождения на поверхности сопровождались значительным нагревом всего ПА, особенно устройств, находящихся снаружи теплоизоляционной оболочки. Так, буровой инструмент, электродвигатель, некоторые исполнительные механизмы должны были работать при температуре «красного каления». Пиротехнические механизмы выполнялись по разделенной схеме (когда исполнительные механизмы и генераторы газа пространственно разъединены и соединяются трубопроводами.
Гоунтозаборное устройство ВБ02
Работы по реализации данной программы велись специалистами КБОМ и его филиала в сотрудничестве с сотрудниками различных организаций. Так, создание аппаратуры для проведения анализа элементного состава и аналогов грунтов (базальт, туф и песчанощебенистая смесь) осуществлялись учеными ГЕОХИ РАН (директор - академик В.Л.Барсуков) под руководством д.ф.-т.н. Ю.А.Суркова; механизм подачи группы создавался специалистами КБ «Арматура» (директор - О.С.Русаков) под руководством В.И.Черногубова; безметапьное смесовое термостойкое топливо было создано учеными ВИА им. Ф.Э.Дзержинского по руководством д.т.н. В.П.Челышева; электродвигатели, способные работать при температуре 500 °С, изготавливались на московском заводе «Машиноаппарат». Общая сборка ГЗУ и большой объем испытаний проводились НПО им. С.А.Лавочкина. Для отработки ГЗУ и проведения испытаний его отдельных элементов было разработано и изготовлено около 30 наименований стендов и оснастки, полностью имитирующих условия работы оборудования на Венере.
Циклограмма работы ГЗУ ВБ02 осуществлялась по командам программно-временного устройства на ПА, запускаемого по сигналу датчика ударных перегрузок при касании поверхности Венеры. Через 32 с после посадки ПА запускался электродвигатель, вращающийся буровой инструмент опускался на поверхность Венеры, и проводилось бурение грунта. Затем полный буровой
198


Глава 4
инструмент соединялся с помощью пиромеханизма с торовым баллоном, давление в котором составляло 105 Па. За счет эффекта пылесоса набуренный образец грунта засасывался в специальную капсулу, которая далее отсекалась с помощью пироклапана от атмосферы Венеры. Затем полость капсулы с грунтом соединялась с полостью специальной вакуумной емкости с давлением -103 Па, и давление над грунтом снижалось до (1,3-2) х 104 Па. После этого капсула с грунтом досылалась в зону анализа, и образец грунта по инерции подавался в специальный грунтоприемник
Посадочный аппарат АМС «Венера-13».
На переднем плане - буровое устройство ГЗУ НБ02
И.В.Бармин
в зоне анализа, при этом не допускалось за- пыление источников и детекторов излучения в анализирующей аппаратуре и превышение давления газов более 6,7 кПа. Продолжительность работы ГЗУ занимала 200 с. После проведения анализа полученные аналитической аппаратурой данные передавались по радиоканалу на Землю через находящийся на орбите орбитальный аппарат АМС.
ГЗУ ВБ02 в составе ПА АМС «Венера-13» работало 1 марта 1982 г. на поверхности Венеры в точке с координатами 7° 30' ю.ш., 300 °в.д. при температуре 4757 °С и давлением 8,73 МПа, а в составе ПА АМС «Венера-14» 5 марта 1982 г. в точке с координатами 13° 15' ю.ш. и 310 °в.д. при температуре 467 °С и давлением 9,32 МПа. Физико-механические свойства грунта в месте посадки ПА АМС «Венера-13» соответствовали свойствам земных базальтов, а в месте посадки ПА АМС «Венера-14» - свойствам вулканического туфа. По содержанию основных породообразующих элементов грунты соответствовали калиевым (лейци- товым) высокомагнезиальным щелочным базальтам («Венера-13») и океаническим талентовым базальтам мезокайнозойского возраста («Венера-14»),
15 июня 1985 г. ГЗУ ВБ02 успешно работало в составе ПА АМС «Вега-2» на поверхности Венеры в точке с координатами 6° 26' ю.ш. и 181° 5' в.д. при температуре 462 °С и давлении 9,0 МПа. Породы в месте посадки ПА АМС «Вега-2» были сопоставимы с земными оливиновыми габброноритами.
Наибольший вклад в создание ГЗУ ВБ02 внесли И.В.Бармин, Ю.М.Болотин, Е.И.Горюнов, В.А.Кошелев, Е.А.Михеев, Н.С.Овечкин, В.В.Прокофьев, А.А.Про- хоров, Е.И.Романов, А.А.Шевченко и др. За достигнутые достижения коллективу работников КБОМ, НПО им. С.А.Лавочкина, МАИ, КБ «Арматура», ГЕОХИ, ВИА им. Дзержинского была присуждена Государственная премия СССР, в т.ч. И.В.Бармину, Е.И.Горюнову, В.А.Кошелеву и А.А.Шевченко, многие работники этих организаций удостоены орденов и медалей СССР.
199


Развитие отечественных автоматических КА в 1970-е гг.
В. BXatiLtiiKiaS, Ъ.А.К&$лай, ЮМЛалсЛлш
АО ГНЦ «Центр Келдыша»
АППАРАТУРА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕНЕРЫ РАЗРАБОТКИ ЦЕНТРА КЕЛДЫША
На спускаемых аппаратах автоматических межпланетных станций «Венера -4, -5, -6», созданных в НПО им. САЛавочкина и запущенных в 1967-1969 гг., были проведены измерения температуры, давления и плотности атмосферы. Научными руководителями работ по исследованию Венеры были Всеволод Сергеевич Авдуевский - заместитель директора НИИ тепловых процессов (в настоящее время АО ГНЦ «Центр Келдыша») и Михаил Яковлевич Маров. Эти измерения стали ключевыми для понимания физики атмосферы планеты, разработки первой модели атмосферы, принятия важных конструктивных решений при проектировании АМС «Венера» следующих поколений.
Академик М.Я.Маров образно заметил: «Установленные на первых автоматических станциях «Венера» приборы позволили осуществить комплекс прямых измерений в атмосфере с крайне неопределенными значениями параметров и неизвестным характером их распределения по высоте. Сложность задачи первых измерений обусловила в отдельных случаях их оценочный характер. Вместе с тем уже первые измерения дали возможность получить важнейшие сведения об основных физических характеристиках атмосферы планеты и перейти к комплексной программе исследований».
Для СА «Венера-5» и «Венера-6» сотрудниками Центра Келдыша под руководством В.С.Авдуевского и директора института В.ЯЛихушина для измерения плотности атмосферы был разработан прибор камертонного типа.
В 1970 г. перед Центром Келдыша была поставлена задача разработать аппаратуру для измерения освещенности в атмосфере и на поверх-
Прмбор ВИЛ для измерения распределения плотности по высоте атмосферы планеты Венера
В.С.Авдуевский.
Научный руководитель работ по исследованию планеты Венера
ности Венеры. Условия работы аппаратуры отличались чрезвычайной жесткостью: температура - до 770 К, давление - до 10 МПа, перегрузка на участке торможения - до 400 д.
Для специфических условий Венеры с ее плотной атмосферой и наличием облаков прямые измерения светового потока от Солнца представляют, по существу, единственную возможность надежного определения зависимости его ослабления от высоты. Это имеет принципиально важное значение для установления энергетического баланса атмосферы и причин ее разогрева, выяснения оптических свойств атмосферы на разных уровнях и структуры облаков, определения величины освещенности у поверхности. В условиях горячей плотной атмосферы планеты оптические измерения впервые в мире были проведены 22 июля 1972 г. на СА АМС «Ве- нера-8» с помощью измерителя освещенности ИОВ-72.
Так как условия поглощения света в тропосфере Венеры не были заранее известны, прибор проектировался на широкий диапазон чувствительности от 1 до 105 люкс. Надежность эксперимента обеспечивалась установкой на спускаемом аппарате двух идентичных приборов, включающих датчик и электронный блок, установленных снаружи и внутри аппарата.
ИОВ-72 - прибор для измерения освещенности в атмосфере и на поверхности Венеры
200


Глава 4
ИОВ-75 - прибор для измерения освещенности в атмосфере и на поверхности Венеры
СА АМС «Венера» с измерителем скорости ветра ИСВ
Главная аппаратурная задача по обеспечению теплового режима фотоэлектронной части прибора решалась с помощью комплекса мер. Фотоприемник (сернистокадмиевое сопротивление) устанавливался на теплоизолированный тепловой аккумулятор, расположенный в герметичном корпусе, который, в свою очередь, был окружен слоем внешней теплозащиты. Свет к фотоприемнику через слои теплозащиты подводился через монолитный стеклянный световод.
Фотометрический эксперимент на СА «Венера-8» позволил получить принципиально важные пионерские результаты. При высоте Солнца над горизонтом 5,5°±2,5° освещенность на поверхности планеты оказалась равной 400 люкс. На высоте 32±3 км была зафиксирована нижняя граница облачного слоя. Выполненные на поверхности измерения освещенности послужили основой для создания световой модели Венеры и показали возможность проведения фотографической съемки поверхности, что было реализовано на следующем поколении СА «Венера».
На СА АМС «Венера-9» и «Венера-10» была установлена существенно более сложная фотометрическая аппаратура ИОВ-75, с помощью которой 22 и 25 октября 1975 г. в атмосфере и на поверхности были успешно осуществлены фотометрические эксперименты. Лучистые потоки измерялись в пяти спектральных интервалах по трем направлениям (из верхней полусферы, из зенита и снизу под углом 23 ° к вертикали). Прибор располагался снаружи спускаемого аппарата и имел собственную систему теплозащиты, которая обеспечивала работоспособность фотоприемников в течение всего спуска и на поверхности Венеры. Свет на фотоприемники подводился с помощью волоконных световодов, специальная технология склейки и отжига которых расширила их диапазон рабочий температур со 120 до 500 °С. Контроль параметров прибора при на¬
земных условиях и во время спуска в атмосфере Венеры осуществлялся при помощи миниатюрных ламп накаливания, установленных вблизи наружных торцов световодов.
В результате проведенного эксперимента была получена новая информация об атмосфере и поверхности планеты. Исследован характер изменения по высоте от 63 км до поверхности лучистых потоков в различных спектральных интервалах. Установлено, что в дневное время в экваториальной области Венеры атмосферой поглощается -18 %, а поверхностью -3 % солнечной энергии, что хорошо согласуется с гипотезой о парниковом эффекте в атмосфере планеты. Обнаружен облачный слой, расположенный на высотах 65-50 км, и установлено присутствие аэрозоля на высотах 50-10 км. Впервые экспериментально обнаружено наличие свободной пыли на поверхности. Впервые получена зависимость отражательных свойств грунта от длины волны, что позволило сравнить поверхностные породы Венеры с земными.
Основной вклад в разработку фотометрической аппаратуры и интерпретацию измерений внесли Б.Е.Мош- кин, А.П.Экономов, Ю.М.Головин, Ф.С.Завелевич и др.
Одновременно с фотометрическими измерениями с борта СА «Венера-9» и «Венера-10» с помощью созданной в Центре Келдыша анемометрической системы (прибор ИСВ) впервые были проведены измерения скорости ветра на поверхности планеты.
Два однотипных датчика были установлены над тормозным щитком СА на высоте 1,3 м от основания посадочной шины. Прибор позволял измерять модуль скорости ветра независимо от его направления.
Измерения, выполненные в районах, отстоящих друг от друга почти на 2000 км, дали близкие результаты. На высоте около 1 м от поверхности был обнаружен ветер со скоростью 0,5—1 м/с, незначительно меняющийся от средней величины. Полученные результаты оказались принципиальными для представления о структуре и степени эрозии поверхностных пород Венеры, динамике атмосферы и ее запыленности, оценок устойчивости СА при посадке.
Основной вклад в разработку аппаратуры и интерпретацию измерений внесли Н.И.Помогин, А.Д.Лавров, Ю.Я.Карпейский и др.
Научные результаты экспедиций отечественных АМС на Венеру получили мировое признание, а В.С.Ав- дуевский и В.Я.Лихушин вместе с сотрудниками НПО им. САЛавочкина были удостоены Ленинской премии.
201


Развитие отечественных автоматических КА в 1970-е гг.
ЖЮ.Постников, Л!Ъ.Сммри\е&скш
АО «ВПК «НПО машиностроения»
КОСМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ С АВТОМАТИЧЕСКОЙ ОРБИТАЛЬНОЙ СТАНЦИЕЙ «АЛМАЗ-Т»
ПРЕДПОСЫЛКИ РАЗРАБОТКИ
19 января 1976 г. принято постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР, а 30 января того же года подписан приказ Министерства общего машиностроения о создании автоматических космических систем разведки и наблюдения. Этим постановлением головным разработчиком было определено ЦКБМ (генеральный конструктор - В.Н.Челомей; ныне АО «ВПК «НПО машиностроения»): Предусматривалось создание на базе пилотируемой станции «Алмаз» автоматических станций «Алмаз-Т» для ведения радиолокационной разведки.
РАЗРАБОТКА СТАНЦИИ «АЛМАЗ-Т»
Для станции «Алмаз-Т» имелся серьезный задел: так, в рамках работ по орбитальной пилотируемой станции «Алмаз» МНИИП (ныне Концерн радиостроения «Вега») была разработана радиолокационная система для разведки наземных и морских объектов «Меч-А». Предусматривалась установка радиолокатора с синтезированной апертурой еще на очередной пилотируемой орбитальной станции комплекса «Алмаз» № 0104, но она так и не была реализована.
Эта разработка легла в основу аппаратуры «Меч-К» для станции «Алмаз-Т».
Аппаратура «Меч-К» представляла собой радиолокатор с синтезированной апертурой, с двумя крупногабаритными антенными решетками, закрепленными по бортам станции. Кроме того, на борту станции размещалась аппаратура для ведения телевизионной разведки «Лидер» (ВНИИТ) и ИК-съемки (ГИПО), записи на видеомагнитофонах («Рекорд») и передачи данных («Малахит») на пункт приема информации, специально построенный для комплекса «Алмаз» в Подмосковье.
Основные системы ОПС нашли свое применение в станции «Алмаз-Т»: корпус, системы ориентации и стабилизации, двигательная установка, система терморегулирования. Снятие систем жизнеобеспечения экипажа, пультов пилота, интерьера, системы сты¬
ковки позволило разместить большой объем спец- аппаратуры для наблюдения, накопления и передачи специнформации. Для энергопитания этой аппаратуры потребовались солнечные батареи большой мощности, которые были разработаны в ЦКБМ, их раскрытие и функционирование было всесторонне отработано на специальных стендах.
В связи с установкой на «Алмазе-Т» новых систем наблюдения и необходимостью решения расширенных задач конструкторы НПО машиностроения предусмотрели существенные доработки ОПС «Алмаз» практически по всем бортовым системам.
На внешней поверхности гермокорпуса (диаметр 4,1 м), слева и справа, установили по трехсекционному антенному устройству радиолокатора (15 х 1,5 м). Солнечные батареи большей площади (86 м2 вместо 48 м2 на ОПС) разместились на гермокорпусе (диаметр 2,9 м). Существенной доработке была подвергнута двигательная установка. Она имела больший запас топлива для обеспечения длительного автономного полета станции (увеличенный ресурс полета и более частые коррекции орбиты): к имеющимся восьми бакам добавили еще шесть и две связки ЖРД. Была разработана модернизированная радиолиния, установлены два механизма «Аист» с передающими антеннами для передачи отснятой информации на ППИ при пролете аппарата в зоне непосредственной радиовидимости приемного пункта. Управление станцией осуществлялось командной радиолинией «Графит» (НИИ «Альтаир»).
Изготовление и стендовая отработка станции «Алмаз-Т» развернулись с 1976 г. Генеральный конструктор В.Н.Челомей поручил координацию работ по этой теме главному ведущему конструктору М.Б.Гуревичу. В состав его группы вошли Н.П.Белогруд, И.Ю.Постников, ЛАФедоров, Л.В.Влодавский, О.И.Козлов, Г.А.Сребродольский. В дальнейшем, после прекращения работ по ОПС «Алмаз», к этим работам была подключена группа главного ведущего конструктора ВАПоляченко в части организации производства, наземной и летной отработки станции «Алмаз-Т».
Первая станция «Алмаз-Т» (№ 0303) была закончена отработкой на заводе им. М.В.Хруничева, отправлена на космодром 27 ноября 1980 г. и прибыла на технический комплекс космодрома Байконур 4 декабря 1980 г. К этому времени были подготовлены ППИ (с антенной П-100, приемными средствами, машиной оптической обработки информации) и Центр управления в Евпатории.
На заседании Госкомиссии, которую возглавляли ее председатель - первый заместитель Главкома РВСН генерал-полковник М.Г.Григорьев и технический руководитель - генеральный конструктор В.Н.Челомей, было принято решение обратиться в Военно-промышленную
202


Глава 4
Байконур. Космический аппарат «Алмаз-Т» с головным обтекателем в процессе стыковки с PH «Протон-К»
комиссию Совета Министров СССР за разрешением на запуск орбитальной станции «Алмаз-Т» (№ 0303) в середине июля 1981 г. Однако, несмотря на доказательства В.Н.Челомея и М.Г.Григорьева о готовности системы к запуску, по указанию министра обороны Д.Ф.Устинова полностью подготовленная к пуску станция была оставлена на Земле.
В1985 г., после смерти В.Н.Челомея и Д.Ф.Устинова, возглавивший НПО машиностроения генеральный конструктор Г.А.Ефремов начал кампанию за продолжение работ по станции «Алмаз-Т». Работы по изготовленным радиолокационным станциям «Алмаз-Т» были возобновлены Решением ВПК при Совете Министров СССР от 12 апреля 1986 г.
Первый пуск станции «Алмаз-Т» (№ 0303) состоялся 29 ноября 1986 г., однако, вследствие отказа системы разделения первой и второй ступеней ракеты-носителя УР-500К, станция не была выведена на орбиту.
В сборочном цехе Машзавода им. М.В.Хруничева находились еще два космических аппарата «Алмаз-Т» (№ 0304 и N° 0305).
25 июля 1987 г. на орбиту был выведен космический аппарат «Алмаз-Т» (№ 0304). В прессе «Алмаз-Т» назвали «Космос-1870». Эта станция в течение двух лет передавала на Землю радиолокационные снимки высокого для того времени разрешения (25-30 м).
Полет автоматической станции «Алмаз-Т» («Космос-1870») вызвал широкий отклик международной общественности.
Для повышения качества радиолокационных снимков проведена глубокая модернизация следующей орбитальной станции, которая была выведена на орбиту 31 марта 1991 г. уже под собственным названием
PH «Протон-К» с КА «Алмаз-Т» № 0304 на стартовом комплексе. Июль 1987 г.
КА «Космос-1870». Радиолокационный снимок Москвы
203


Развитие отечественных автоматических КА в 1970-е гг.
«Алмаз-1». В тот период станция «Алмаз-1» имела наивысшее разрешение радиолокационной информации (до 8 м), цифровую систему передачи информации через спутник-ретранслятор «Гейзер» (НПО «Элае», Г.Я.Гуськов) и цифровой комплекс обработки радиолокационной информации на Земле.
Космический аппарат «Алмаз-T» № 0305 - «Алмаз-1» - эксплуатировался с 31 марта 1991 г. по 17 октября 1992 г. Почти двухлетняя работа станции «Ал- маз-1»на орбите позволила сформировать уникальную базу радиолокационных изображений подстилающей поверхности при различных условиях наблюдения.
Космическая станция «Алмаз-1» принимала участие в спасении судна «Михаил Сомов», вывозившего полярников из Антарктиды и блокированного тяжелыми льдами в условиях антарктической ночи. В течение полутора месяцев обработанная радиолокационная информация регулярно передавалась в штаб при Гос- комгидромете (руководил спасательной операцией известный советский исследователь Арктики и Антарктики крупный ученый-океанолог Артур Николаевич Чилингаров). Это позволяло производить детальную оценку ледовой обстановки в районе нахождения судна и, в итоге, вывести его из ледового плена.
Работа по космическим аппаратам «Алмаз-Т» возглавлялась первым заместителем генерального конструктора В.В.Витером и координировалась группой главного ведущего конструктора И.Ю.Постникова.
Для обработки поступающей информации в НПО машиностроения под руководством П.А.Широкова был создан специальный центр, оснащенный самым современным оборудованием и укомплектованный высококвалифицированными специалистами.
Время тяжелых аппаратов ДЭЗ массой 12-18 т с запуском на PH «Протон», и даже 7-8 т, безвозвратно прошло. Те же самые задачи начали реализовываться на малых космических аппаратах легкого класса, весом
Радиолокационный снимок, на котором видны кольцевая дорога (МКАД), г. Реутов,
АО «ВПК «НПО машиностроения». На аэродроме в пос. Черное видны уголковые отражатели, специально установленные для съемок из космоса
700—1100 кг. На повестке дня появились уникальные заявки по разрешающей способности аппаратуры наблюдения -1 м и менее.
НПО машиностроения предложило для запусков малых космических аппаратов использовать недорогие PH «Стрела», созданные на базе снимаемых с боевого дежурства баллистических ракет УР-100Н УТТХ (SS-19). 27 июня 2013 г. этой ракетой-носителем ОАО «ВПК «НПО машиностроения» осуществило запуск первого радиолокационного КА «Кондор-Э» («Космос-2487»).
После длительного перерыва Россия вернулась в строй стран, проводящих радиолокационное наблюдение из космоса.
204


Глава 4
Л.АМакриденка, А.ЪЛорйрпой, А.ЛЯррюш, 'КЮМльина
АО «Корпорация «ВНИИЭМ»
ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ СЕРИИ «МЕТЕОР»
ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКАЯ КОСМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА «МЕТЕОР-2»
К началу 1970-х гг., по мере накопления опыта, перед АО «Корпорация «ВНИИЭМ» (в то время ВНИИЭМ) встала серьезная задача - усовершенствовать космический аппарат «Метеор-1». К этому времени потребовалась переработка как модуля служебной аппаратуры и конструкции (повысить надежность, точность ориентации, мощность энергопитания и т.д.), так и информационных систем (телевизионной аппаратуры в видимом и инфракрасном диапазонах). Решено было создать спутник следующего поколения.
В 1972-1975 гг. ВНИИЭМ в кооперации с Истринским отделением (ныне АО «НИИЭМ» входит в структуру АО «Корпорация «ВНИИЭМ») разработали и провели полномасштабные наземные испытания нового космического аппарата «Метеор-2», созданного в соответствии с утвержденным Госкомгидрометом и Минобороны тактико-техническим заданием. В ТТЗ предусматривалось обеспечить целевые требования, соответствующие на то время уровню мировой службы погоды. КА «Метеор-2» предназначался для эксплуатации в составе создаваемой Государственной метеорологической системы.
В.И.Адасько организовал производство КА «Мете- ор-2». Хотя при разработке «Метеор-2» использовался опыт «Метеор-1», это был принципиально новый космический аппарат, ставший родоначальником целого ряда спутников не только для гидрометеорологии, но и для изучения природных ресурсов Земли, геофизических исследований, экологического мониторинга и других целей.
Для космического аппарата «Метеор-2», главного элемента Государственной метеокосмической системы, ВНИИЭМ создал унифицированный для выполнения задач ДЭЗ служебный модуль, или «спутниковую платформу», впоследствии названную СП-1.
При разработке спутниковых платформ и КА ДЭЗ ВНИИЭМ опирался на мощный научно-технический и конструкторско-технологический потенциал, накопленный коллективом института в ходе многолетних работ по созданию прецизионных надежных электромеханических устройств для ракетно-космической техники. Во ВНИИЭМ под руководством АХ.Иосифьяна (1941-1974 гг.), Н.Н.Шереметьевского (1974-1991 гг.) и С.А.Стомы (1993-2004 гг.) создавались новые поколения прецизионной электромеханики, в т.ч. уникальные исполнительные органы ориентации пилотируемых станций (шары-маховики, гиродины) и другие устройства для разных КА.
Специфической особенностью спутниковых платформ для КА ДЭЗ, создаваемых ВНИИЭМ, и по настоящее время является глубокое проникновение в бортовую аппаратуру КА прецизионной электромеханики и минимизация на этой основе внешней кооперации при изготовлении служебных платформ. Большинство устройств СП создаются на самом предприятии-раз- работчике - ВНИИЭМ. Прежде всего это относится к системе ориентации и стабилизации СП, главной функцией которой является создание условий, обеспечивающих необходимое качество информации ДЭЗ.
КА «Метеор-2»
В.ИАдасько.
В 1991-1993 гг.- генеральный директор НПП ВНИИЭМ. Д.Т.Н., профессор. Лауреат Государственной премии СССР
205


Развитие отечественных автоматических КА в 1970-е гг.
Успешный опыт длительной эксплуатации подтвердил эффективность электромеханической системы ориентации успокоения и разгрузки с использованием магнитного поля Земли и позволил отказаться от реактивных двигателей. Система ориентации и стабилизации платформы СП-I впервые в стране стала полностью электромеханической.
Разработка специальных электромеханических сканирующих устройств позволила ВНИИЭМ создавать собственные надежные, проверенные летными испытаниями различные типы инфракрасных датчиков ориентации на Землю - построителей местной вертикали, предназначенных для разных высот полета и реализующих различные принципы сканирования (круговой, секущий). Благодаря этому повысилась точность ориентации КА в соответствии с повышением требований к пространственному разрешению и точности географической привязки.
Гарантийный срок службы КА «Метеор» первого поколения, созданного в начале 1960-х гг., составлял 6 месяцев, хотя фактически эти КА эксплуатировались в среднем 1-1,5 года. При создании платформы СП-I для КА «Метеор-2», предназначенного для штатной эксплуатации в составе ГМКС, была поставлена задача повысить гарантийный ресурс КА в 3-4 раза, что для того времени являлось достаточно сложной задачей.
Для повышения надежности и срока службы платформы и КА в целом была разработана и полностью реализована единая программа обеспечения надежности на всех этапах разработки, изготовления, конструкторской отработки, наземных и летных испытаний. Важнейшее значение для повышения надежности спутниковых платформ первого и второго поколения - СП-1 и СП-ll («Ресурс-УКП», разработка 1985 г.) - имели разработанные во ВНИИЭМ оригинальные методологии термостабилизационных и комплексных испытаний КА, реализуемые с помощью наземных автоматизированных систем испытаний на базе ЭВМ и специального программного обеспечения. Особую роль сыграли длительные (100-150 ч) непрерывные наземные термотренировки КА.
Первым в отечественной космической технике комплексным автоматическим испытательным средством, созданным ВНИИЭМ для испытаний КА на за- воде-изготовителе, была автоматизированная испытательная система, построенная на базе разработанной в институте одной из первых в стране управляющей вычислительной системы В-ЗМ. Система АИСТ обеспечила комплексные и сдаточные испытания на заво- де-изготовителе двадцати двух КА «Метеор-2», пяти КА «Ресурс-01» и КА «ИК-Болгария 1300», в основе которых лежала платформа СП-1.
С развитием и модификацией бортовой аппаратуры и изменениями состава подвергаемых испытаниям КА система АИСТ неоднократно модернизировалась и трансформировалась; также создавались новые испытательно-вычислительные комплексы на базе современной на тот момент компьютерной техники. Надо отметить, что АИСТ была первой системой в отечественной космонавтике, способной проводить испытания в реальном масштабе времени на заводе-изготови- теле и на космодроме. Это позволило резко повысить достоверность испытаний и надежность спутника по сравнению с использовавшимися ранее ручными и полуавтоматическими методами.
Летно-конструкторские испытания космического аппарата «Метеор-2» проходили успешно. Пуск КА № 1 состоялся в 1975 г. Основные требования ТТЗ были подтверждены после пуска КА № 2 в 1977 г. Заказчики Госкомгидромет и Министерство обороны стали регулярно получать комплексную метеорологическую и геогелиофизическую информацию. Космические аппараты этой серии запускались на околокруговые приполярные орбиты высотой около 900 км с углами наклона их плоскостей к плоскости экватора -81,2 °. За один оборот вокруг Земли КА «Метеор-2» мог снимать ТВ- и ИК-информацию в режиме запоминания с территории, составляющей около 20 % поверхности земного шара. КА «Метеор-2» был способен одновременно охватить 30000 км2 земной поверхности.
КА имел возможность хранить полученные данные, а затем сбрасывать их на наземные станции в Москве, Новосибирске и Хабаровске. КА «Метеор-2» позволял обеспечить 1-3-дневные прогнозы погоды, а также осуществлять мониторинг крупномасштабных чрезвычайных ситуаций, таких как тайфуны, ураганы, наводнения, град, крупные лесные пожары. КА «Метеор-2» имел также возможность определять наличие снежного покрова и льда в районах на расстоянии 3000-5000 км от определенного автономного пункта приема информации. Получение информации в режиме опытной эксплуатации продолжалось до 1981 г., ГМКС «Метеор-2» в составе постоянно работающих двух-трех КА, наземных комплексов приема, обработки и распространения информации и наземных комплексов управления КА была подготовлена к сдаче в штатную эксплуатацию.
В нашей стране кроме информации, непосредственно принимаемой АППИ, первично обработанная глобальная метеоинформация оперативно, через 2-2,5 ч после получения от КА, направлялась каждым Центром наземного комплекса приема и обработки информации в местные подразделения службы погоды и во все заинтересованные местные народно-хозяйственные организации. Одновременно с этим вся обработанная спутниковая информация высылалась по каналам свя¬
206


Глава 4
зи в НПО «Планета» (ныне ФГБУ «НИЦ «Планета»), где осуществлялись ее анализ и интерпретация, а также составлялись фотомонтажи по территории СССР, по Северному и Южному полушариям и по тропической зоне. Подготовленная информация оперативно передавалась в Гидрометеоцентр СССР для составления краткосрочных прогнозов погоды, морских гидрологических прогнозов и анализа мировой погоды. По радиотелеграфным и радиофаксимильным каналам информация оперативно передавалась для потребителей в СССР и во всем мире, в т.ч. для Мирового центра в Вашингтоне и Центра в Нью-Дели.
На основе рекомендаций Госкомиссии правительство страны в 1982 г. приняло постановление о приеме Государственной метеорологической космической системы «Метеор-2» в штатную эксплуатацию в интересах Гидрометеослужбы и народного хозяйства. Большая группа основных разработчиков, изготовителей и «эксплуатационщиков» системы была награждена орденами и медалями СССР, при этом только во ВНИИЭМ награды получили около 200 человек. Научное и техническое руководство созданием «Метеор-2» и его модификаций осуществлял главный конструктор А.Г.Иосифьян и его заместители Н.Н.Шереметьевский, Ю.В.Трифонов, В.И.Адасько.
ГМКС эксплуатировалась до 1995 г. За 1975-1993 г. было выведено на орбиты 22 космических аппарата «Метеор-2». Средний срок службы КА составил 2 года 10 месяцев при гарантированном полетном ресурсе 1 год. Официальное прекращение эксплуатации этих КА производилось после отказов основной информационной аппаратуры, при этом космическая платформа сохраняла полную работоспособность.
КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ «МЕТЕОР-3» ТРЕТЬЕ ПОКОЛЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ АППАРАТОВ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ СЕРИИ «МЕТЕОР»
В начале 1980-х гг. ВНИИ электромеханики приступил к созданию нового поколения космических аппаратов «Метеор-3», предназначенных для системы гидрометеорологического обеспечения страны. В1983 г. постановлением Совета Министров СССР эта тематика еще раз была закреплена за ВНИИЭМ. Директор института Н.Н.Шереметьевский был назначен генеральным конструктором, а директор Истринского филиала ВНИИЭМ В.И.Адасько - главным конструктором «Метеор-3».
Главной задачей создания КА «Метеор-3» было продолжение эксплуатации Государственной метеоро¬
логической космической системы. В связи с этим состав приборного комплекса глобального наблюдения метеорологической обстановки (приборы видимого и ИК-диапазона) был сохранен, но аппаратура подверглась заметной модернизации, пространственное разрешение повышено, полосы захвата увеличены. Был значительно расширен состав информационной аппаратуры путем введения новых приборов вертикального температурно-влажностного зондирования атмосферы в ультрафиолетовом и микроволновом диапазонах и ряда приборов озонного мониторинга. Благодаря проведенной унификации элементов платформы, в состав КА впервые были включены зарубежные приборы ведущих космических держав:
- многоканальный прибор горизонтального мониторинга TOMS (США);
- сканирующий радиометр радиационного баланса Земли SCARAB (Франция);
- навигационный прибор PRARE (Германия).
Эксплуатация метеорологической космической
системы ГМКС с КА «Метеор-3» продолжалась до 1996-1997 гг. К этому времени государственное финансирование космических разработок существенно уменьшилось, создавать КА одного-двух назначений стало затруднительно. Поэтому в 1995 г. было принято решение о создании многоцелевых космических аппаратов.
К сожалению, первый запуск КА «Метеор-3» № 1, произведенный 27 ноября 1984 г., закончился аварией на участке полета третьей ступени ракеты-носителя «Циклон-3», в результате чего КА был выведен на нерасчетную орбиту. 24 октября 1985 г. состоялся первый успешный запуск КА «Метеор-3» № 2.
Всего с 27 ноября 1984 г. по 25 января 1994 г. было запущено 7 аппаратов серии «Метеор-3». КА № 1 и № 2 являлись переходными от «Метеор-2» к «Метеор-3» и создавались на базе платформы СП-I разработки ВНИИЭМ. Следующие аппараты серии «Метеор-3» создавались на базе новой платформы СП-ll, в которой были реализованы принципиальные технические новшества, достигнута максимальная унификация конструкции. Высокий уровень параметров платформы и ее интерфейсов обеспечил интеграцию с современными информационно-измерительными приборами дистанционного зондирования Земли мирового уровня.
Космический аппарат «Метеор-3» предназначался для оперативного получения, передачи, обработки, регистрации и распространения потребителям в любое время суток гидрометеорологической информации, а также информации о радиационной обстановке в околоземном космическом пространстве и состоянии магнитосферы и озонового слоя Земли. КА позволял получать глобальные и локальные изображения
207


Развитие отечественных автоматических КА в 1970-е гг.
облачности, поверхности Земли, ледового и снежного покровов, а также данные для определения температуры верхней границы облаков.
Установленные на его платформе приборы измерения спектральной яркости Земли и атмосферы в видимом, инфракрасном, ультрафиолетовом и высокочастотном диапазонах спектра определяли высотные профили температуры и влажности в нижней атмосфере, общее содержание озона и его вертикальные распределения, а также состояние радиационной обстановки вдоль траектории полета КА. В соответствии с заложенной программой полета собранные данные накапливались в бортовом запоминающем устройстве и передавались в главный и региональный центры приема и обработки информации. В состав бортового информационно-измерительного комплекса входили:
- телевизионная аппаратура;
- аппаратура для получения изображений в инфракрасном диапазоне;
- многоканальный сканирующий инфракрасный спектрорадиометр;
- аппаратура для радиационных измерений;
- комплекс спектрометрической аппаратуры озонного зондирования;
- радиотехническая аппаратура системы сбора и передачи данных с наземных и морских платформ сбора данных;
- передающая аппаратура радиолиний и запоминающие устройства.
Комплекс научной аппаратуры на КА «Метеор-3» позволял оперативно, на регулярной основе, получать 2 раза в сутки изображения облачности и подстилающей поверхности в видимом и инфракрасном диапазонах, данные о температуре и влажности воздуха, температуре морской поверхности и облаков. Данные о потоках корпускулярных излучений, рентгеновского излучения и суммарного энерговыделения всех излучений поступали в геофизическую службу. Также осуществлялся мониторинг ионосферы. Кроме штатной научной аппаратуры на КА «Метеор-3» регулярно устанавливалась дополнительная научная аппаратура экспериментального и исследовательского назначения.
На борту КА «Метеор-3» № 6, запущенном 15 августа 1991 г., в качестве дополнительного полезного груза был установлен сканирующий спектрометр TOMS для картирования глобального распределения озона, разработанный и изготовленный NASA (США).
Прием научных и вспомогательных данных с КА «Метеор-3» № 7 осуществлялся на двух российских станциях слежения: в Обнинске и Медвежьих Озерах. Собранные данные передавались в ЦУП НПО «Планета» (ныне ФГБУ «НИЦ «Планета»), а затем в Центр управления КНЕС в г. Тулуза (Франция). Обработка данных производилась параллельно во Франции и России. КНЕС и НПО «Планета» являлись центрами распространения данных среди пользователей.
Запуск второго прибора SKARAB в составе КА «Метеор-3» планировался на 1995 г., а третьего - на 1997 г. В перспективе эти два последних запуска позволяли обеспечить непрерывность получения данных на значительном отрезке времени, что могло заметно повысить эффективность исследований, однако по ряду организационных причин эти запуски, к сожалению, не могли быть осуществлены.
Опыт проектирования и эксплуатации КА, в составе которых имеются зарубежные приборы, показал, что необходимо обеспечить не только электромагнитную совместимость аппаратуры, но также совместимость по питанию, синхронизации, управлению, программному обеспечению, структуре информации, по механическому и тепловому взаимодействию, по характеристикам наземной и орбитальной среды КА, что является
208


Глава 4
сложной комплексной проблемой, решаемой на всех этапах создания и эксплуатации КА.
Опыт показал, что радикальным решением проблемы совместимости зарубежных приборов с отечественными КА является стандартизация параметров электрического интерфейса. При установке этой аппаратуры на существующие КА вопросы сопряжении целесообразно осуществлять на базе применения специальных адаптеров интерфейса, что впоследствии и осуществлялось при установке зарубежных приборов на другие отечественные КА.
Космический аппарат «Метеор-ЗМ» № 1
Космический аппарат «Метеор-ЗМ» № 1 разработки ФГУП «НИИЭМ» (ныне АО «НИИЭМ», входит в структуру АО «Корпорация «ВНИИЭМ») создавался на базе зарекомендовавшей себя платформы СП-ll («Ресурс- УКП») и был запущен в ноябре 2001 г. Состоявшийся запуск являлся первым шагом восстановления российской полярно-орбитальной метеорологической космической системы после выхода из строя последнего КА Государственной метеорологической космической системы «Метеор-3».
КА «Метеор-ЗМ» № 1 предназначен для следующих основных задач:
- получение глобальных и региональных изображений облачности поверхности Земли, ледового и снежного покрова в видимом и инфракрасном диапазонах спектра для синоптического анализа и уточнения синоптических процессов (МР-2000М, «Климат»);
- получение глобальных и региональных данных о температуре морской поверхности, поверхности океана и высоте верхней границы облачности («Климат»);
- определение местоположения и динамики перемещения атмосферных вихрей (МР-2000М, «Климат»);
- получение данных о ледовой обстановке на акваториях морей и океанов, границах снежного покрова («Климат», МТВЗА);
КА «Метеор-ЗМ» № 1
- получение данных о распространении озона в атмосфере и его общего содержания;
- изучение природных ресурсов, контроль состояния окружающей среды;
- осуществление экологического мониторинга и контроля чрезвычайных ситуаций;
- получение глобальных данных температурновлажностного зондирования атмосферы (МТВЗА), зонах интенсивных осадков, интегральном водозапасе облаков (МИВЗА) и др.
Установка на борт КА «Метеор-ЗМ» № 1 многоканальных сканирующих устройств высокого (40 м) и среднего (225 м) пространственного разрешения позволяет использовать данный КА для решения как традиционных метеорологических, так и природоресурсных задач.
Особое значение имело включение в состав КА «Метеор-ЗМ» № 1 американского прибора SAGE-III. Интеграция этого высококлассного современного прибора с КА «Метеор-ЗМ» была произведена по специальному соглашению NASA и Росавиакосмоса на коммерческой основе; полученные значительные инвестиции практически обеспечили создание КА в целом.
Полет и успешная эксплуатация прибора SAGE-III в составе КА «Метеор-ЗМ» № 1, продолжавшаяся более 2,5 лет, полностью подтвердили соответствие платформы СП-ll и КА в целом высоким требованиям унификации с зарубежными приборами.
Успешная эксплуатация по целевому назначению КА «Метеор-ЗМ» № 1 продолжалась 4,4 года. КА прекратил свое существования в апреле 2006 г. С этого момента прекратила свое существование российская метеорологическая орбитальная группировка.
ГЕОСТАЦИОНАРНЫЙ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ И ГЕЛИ0ГЕ0ФИЗИЧЕСКИЙ КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ «ЭЛЕКТРО»
Идея создать в Советском Союзе геостационарный гидрометеорологический КА появилась в начале 1970-х гг. почти одновременно с проводившимися под эгидой Всемирной метеорологической организации работами по созданию в США, Европе и Японии трехчетырех таких КА, способных синхронно (до 24-48 раз в сутки) определять состояние облачного и водного покрова Земли, а на этой основе резко повысить достоверность краткосрочных глобальных метеопрогнозов.
Было организовано три мировых метеоцентра, одним из которых стал центр в Москве. Энтузиастами идеи включения СССР в мировую службу погоды стали
209


Развитие отечественных автоматических КА в 1970-е гг.
КА «Электро»
директор московского Гидрометцентра академик ВАБугаев и возглавивший Госкомитет СССР по гидрометеорологии Ю.А.Израэль, впоследствии тоже ставший академиком.
К концу 1970-х гг. вышло специальное постановление правительства и подготовлено ТТЗ на советскую систему таких КА. Создание системы взяло под контроль Министерство обороны. Лично министр обороны Д.Ф.Устинов утвердил ТТЗ вместе с другими министрами (МЭТП, МОМ, МОП и др.).
Задача, поставленная перед ВНИИЭМ военными и гражданскими метеорологами, была архисложной. Предстояло создать уникальный многоцелевой космический аппарат, не имевший тогда аналогов в мировой (тем более в советской) космической технике, в котором все узлы, приборы, системы и конструкция в целом должны были разрабатываться впервые. КА получил название «Электро» и должен был каждые полчаса давать многоспектральные изображения видимого диска Земли с высоким пространственным разрешением и измерительной точностью, обеспечивать метеорологов многими видами двухсторонней связи и ретрансляции информации, проводить разнообразные гелиогеофи- зические измерения в околоземном космосе, поддерживать стабильность точки стояния и многое другое. В отличие от американских и европейских аппаратов, российский КА должен был иметь прецизионную трехосную ориентацию. Американские метеорологические
' Ha 11о.1н|)нм<1
I'll IllUllltOtllfl.lll \о. К) III.II.ник
Нанрак.кннс но. it* I а \
Структура и общая конструкция КА «Электро» Ns 1
210


Глава 4
геостационары, запускавшиеся в первые двадцать лет, стабилизировались вращением, что было существенно проще, но не давало необходимых условий для использования ряда важных приборов. Первый, подобный российскому, космический аппарат GOES NEXT был запущен американцами только в апреле 1994 г., всего на полгода раньше КА «Электро». Требования военных носили глобальный характер. Предлагалось создать в СССР собственную систему из трех геостационарных КА, с помощью межспутниковой связи (ретрансляции) передающих глобальные метеоданные каждые 30- 60 мин на три советских центра: Москву, Новосибирск, Хабаровск. Главным конструктором КА «Электро» был назначен Ю.В.Трифонов.
Директор ВНИИЭМ академик РАН Н.Н.Ше- реметьевский настоял на том, что управление практически всеми системами и устройствами КА «Электро» должно осуществляться единым управляющим вычислительным комплексом.
Входившие в состав БКУ командно-измерительная система и телеметрическая система БАТИ после поставки из РНИИ КП (ныне АО «Российские космические системы») были доработаны ВНИИЭМ на соответствие требованиям автономности.
Сложной, научно-технической проблемой было создание во ВНИИ телевидения (ныне АО «НИИТ») и в Ленинградском оптико-механическом объединении (ныне АО «ЛОМО») телевизионного многоспектрального сканирующего радиометра для наблюдения Земли и измерений потоков ее излучений. ТРС по точностным параметрам и измерительным свойствам своего оптико-механического телескопа был подобен лучшим бортовым комплексам того времени.
Заданные ТТЗ на КА «Электро» параметры целевой аппаратуры и, прежде всего, телевизионного сканирующего радиометра по геометрическому разрешению (видимый диапазон) и радиометрической точности (инфракрасный диапазон) обеспечивались параметрами ориентации и общей конструкцией космического аппарата. Сотрудниками ВНИИЭМ были проведены работы по оценке и влиянию собственной внешней атмосферы КА «Электро» на работоспособность КА и реализованы способы снижения ее вредного воздействия.
После сдачи КА «Электро» в сентябре 1993 г. военному представительству внутренние проблемы, вроде бы, упростились, зато внешние препятствия приобрели невиданное разнообразие. Наибольшие проблемы возникли в отношении организации работы на полигоне, тем более что планировалось одновременно выполнить пуск КА «Ресурс-01» № 3, в котором были заинтересованы немцы из Бременской фирмы, через них был получен кредит на оплату пуска, и это в совокупности способствовало решению по обоим КА. Согласие ВКС
на вывод и КА «Электро», и КА «Ресурс-01» № 3 было получено и подтверждено официальным заседанием Государственной комиссии. На все это пошло месяцев шесть-восемь, и в середине лета 1994 г. оба КА последовательно отправились на полигон.
Огромное количество сложностей возникало и на самом полигоне. Но, несмотря на все трудности, пуск КА «Электро» был произведен 31 октября 1994 г. и 1 ноября КА был выведен на геостационарную орбиту в точку 900 в.д.
Этапы испытаний и эксплуатации КА «Электро» № 1
Летные испытания геостационарного КА «Электро» № 1 были начаты 1 ноября 1994 г. После отделения КА от носителя произошло гашение начальной угловой скорости, нормально раскрылись солнечные батареи и все антенны КА, после успокоения космический аппарат принял одноосную ориентацию на Солнце, однако ориентация на Землю и режимы трехосной ориентации не состоялись ввиду отказа обоих каналов датчика Земли - построителя местной вертикали (ДВ). На первом этапе летных испытаний удалось перевести КА в стабильный энергетический и тепловой режимы, провести необходимую коррекцию орбиты, установить и удерживать КА в штатной точке стояния (76 °в.д.). В ходе дальнейших действий была разработана и реализована программа восстановления трехосной орбитальной ориентации КА путем применения штатных датчиков Полярной звезды и экспериментального прибора точного солнечного координатора. Для этого потребовалось доработать, отладить на наземных стендах и ввести по радиоканалу в бортовую управляющую систему КА (БУС-1) дополнительное программное обеспечение.
Пока в течение нескольких месяцев налаживали работу спутника, работники наземного центра приема и обработки информации «Планета» во главе с Виктором Жупановым полностью переделали технический комплекс приема и обработки информации, включая сложнейшую математику. КА «Электро» вскоре был передан центру «Планета» и Гидрометеоцентру в эксплуатацию и проработал почти четыре года.
Нормальный режим трехосной ориентации был установлен в КА «Электро» № 1 в феврале 1995 г. На втором этапе летных испытаний (март-август 1995 г.) были проведены проверки состояния всех бортовых служебных систем и бортового информационно-радиотехнического комплекса, а также доработанного в этот же период наземного комплекса приема и обработки целевой информации.
Бортовой комплекс управления, основанный на широком использовании вычислительной техники
211


Развитие отечественных автоматических КА в 1970-е гг.
в управлении КА «Электро», обладающий большими интеллектуальными возможностями, обеспечил нормальную работу КА «Электро» даже в условиях аварийных ситуаций. Бортовая информационная аппаратура (телевизионный сканирующий радиометр и радиационно-метрическая система) регулярно поставляла целевую информацию - изображения Земли в ИК-диапазоне спектра и гелиогеофизическую информацию об окружающем космосе, которые обрабатывались в наземных вычислительных комплексах Гидрометеоцентра и Института прикладной геофизики, затем использовались по назначению. В основном параметры бортового информационного радиотехнического комплекса соответствовали требованиям TT3. Бортовой ретранслятор обеспечил передачу первичной информации от КА и распространение обработанной гидрометеоинформации отечественным и зарубежным потребителям по радиоканалам в международных диапазонах (сантиметровом и дециметровом) волн.
В период с августа 1995 по сентябрь 1998 г. проводилась опытная эксплуатация КА «Электро», параметры служебных и информационно-радиотехнических бортовых систем, а также режимы передачи сохранились. В процессе опытной эксплуатации КА системы служебного комплекса отработали в штатных режимах более 3 лет (155 % ГПР) при гарантированном полетном ресурсе 2 года.
В информационно-радиотехническом комплексе радиационно-метрическая (гелиогеофизическая) аппаратура без замечаний отработала более 30000 ч (ГПР 20000 ч). Ретранслятор в совокупности с АФУ в сантиметровом диапазоне также непрерывно отработал более 30000 ч. Телевизионный радиометр обеспечил в ИК-диапазоне передачу изображений Земли в 18000 сеансах (ГПР -15000 сеансов). Видимый диапазон ТРС не работал. После завершения ЯКИ КА «Электро» был передан центру «Планета» и Гидрометеоцентру в эксплуатацию и проработал почти 4 года.
Снимок Земли с КА «Электро»
212


Глава 4
С.С.Каёсмш, г4.г4.Кам1кам1&, аЛМаёиЫ
ГП «КБ «Южное» им. М.К.Янгеля» ГП «ПО «Южный машиностроительный завод» им. А.М.Макарова»
АВТОМАТИЧЕСКИЕ УНИВЕРСАЛЬНЫЕ ОРБИТАЛЬНЫЕ СТАНЦИИ
Малые унифицированные космические аппараты серии «ДС-У» обеспечили проведение исследований физических особенностей и определение характеристик околоземного космического пространства. Усложнение в последующий период научных задач космических исследований и смещение акцента прикладных задач в сторону изучения подстилающей поверхности Земли поставило на повестку дня вопрос о необходимости разработки усовершенствованного класса КА.
К началу 1970-х гг. приобрела значительную актуальность задача изучения механизмов взаимосвязи отдельных физических явлений в ближнем космосе и солнечно-земных связей. Аппараты типа «ДС-У» уже не подходили для решения такой комплексной задачи ввиду ограниченных ресурсных и функциональных возможностей.
Результаты анализа, проведенного в 1971 г. конструкторским бюро «Южное», показали, что большинство задач (независимо от ведомственной принадлежности) могут быть представлены в виде нескольких групп. Однотипность требований со стороны задач одной группы определила техническую и экономическую целесообразность создания, модернизации и развития специализированных космических аппаратов как комплектаций единой базы аппаратов, получившей наименование КАМ - многоцелевой космический аппарат. В частности, было показано, что большинство научных и прикладных задач, требующих сбора, запоминания и передачи информации по радиоканалам, могут быть решены на базе многоцелевых космических аппаратов трех классов: KAM-I, КАМ-ll, KAM-III.
В результате выполненных проектных проработок было сделано заключение, что потребности фундаментальных исследований околоземного космического пространства почти полностью обеспечиваются использованием двух модификаций автоматической универсальной орбитальной станции класса КАМ-I: с ориентацией на Землю (АУОС-3) и на Солнце (АУОС-СМ). Станции стали базовыми платформами для создания целевых исследовательских аппаратов путем оснащения их соответствующими бортовыми комплексами научной аппаратуры.
Автоматическая универсальная орбитальная станция АУОС-3 предназначена для комплексного изучения космического пространства, физической природы явлений солнечной активности, геофизических явлений и связи этих явлений с солнечной активностью, осуществляемого по программе международного сотрудничества, а также для проведения экспериментов в интересах народного хозяйства. Она обеспечивает минимум изменений конструкции и состава бортового обеспечивающего комплекса при переходе от одного применения к другому.
Базовый космический аппарат АУОС-СМ предназначался для обеспечения проведения комплексных исследований Солнца в интересах науки и народного хозяйства в рамках проектов «Коронас-И», «Коронас-Ф», «Фотон». Основными научными целями указанных проектов являются исследования физических процессов, происходящих при выделении и переносе энергии в различных областях активного Солнца и прилегающих к ним районах, а также разработка на этой основе диагностического аппаратурного комплекса для прогнозирования солнечной активности на постоянной (регулярной) основе.
Концептуальные основы унификации станций АУОС-3 и АУОС-СМ остались в принципе такими же, как и ранее сформулированные для аппаратов серии «ДС-У». Вместе с тем существенно возросли функциональные возможности аппаратов по обеспечению бортового научного комплекса сервисными функциями в части установочной массы (до 400-600 кг), среднесуточной потребляемой мощности (не менее 50 Вт), точности ориентации, объема командных воздействий, информационных характеристик радиолиний. Унификация затронула и структуру бортового научного комплекса: в него в качестве неизменяемых элементов были введены система технического обеспечения научных приборов и аппаратура радиолинии международного диапазона частот для сброса информации непосредственно зарубежным постановщикам экспериментов по программе «Интеркосмос».
Все это позволило увеличить количество устанавливаемых на борту космического аппарата научных приборов от нескольких единиц до двух десятков и более и тем самым реализовать комплексный характер проводимых экспериментов. Разработка целевых комплектаций станций АУОС-3 была начата в 1973 г. Все проводимые на станции эксперименты можно отнести к разряду уникальных. Всего с 1973 по 1991 г. разработано, изготовлено и запущено одиннадцать космических аппаратов, созданных на базе платформы АУОС-3, в т.ч. девять - по программе международного сотрудничества. Использование идей унификации позволило решить поставленную задачу с минимальными затратами времени и средств.
213


Развитие отечественных автоматических КА в 1970-е гг.
С 1987 г. в разработке находится станция АУОС-СМ и ее целевые комплектации. Выведены на орбиту станции АУОС-СМ-КИ и АУОС-СМ-КФ с целевой задачей проведения экспериментов по исследованию излучения Солнца
в широком спектральном диапазоне. Запуски всех комплектаций станций АУОС-3 и АУОС-СМ осуществлялись с космодрома Плесецк ракетами-носителями «Космос-ЗМ» (на начальном этапе) и «Циклон-3», а также Капустин Яр.
Автоматическая универсальная орбитальная Автоматическая универсальная орбитальная
станция АУОС-З-М-ИК («Интеркосмос-18») станция АУОС-З-И-ИК («Интеркосмос-19»)
214


Глава 4
станция АУОС-З-Р-П-ИК («Интеркосмос-20» и «Интеркосмос-21»)
#
V
1
Автоматическая универсальная орбитальная станция АУОС-З-АВ-ИК («Интеркосмос-24»)
Автоматическая универсальная орбитальная станция АУОС-З-АП-ИК («Интеркосмос-25»)
Автоматическая универсальная орбитальная станция АУОС-З-М-А-ИК («Ореол-3»)
Автоматическая универсальная орбитальная станция АУ0С-3-Р-0 («Космос-900»)
215


Развитие отечественных автоматических КА в 1970-е гг.
ЮСТИРОВОЧНЫЕ И КАЛИБРОВОЧНЫЕ КА
К аппаратам первого поколения относятся космические аппараты ДС-П1-Ю, ДС-П1-И и «Тюльпан», созданные на базе космического аппарата ДС-П1 для решения военно-прикладных задач отработки, юстировки, калибровки и паспортизации специальных комплексов наземного и космического базирования Министерства обороны СССР.
В начале 1970-х гг. в соответствии с правительственным заданием была осуществлена разработка второго поколения котировочных и калибровочных космиче¬
КА ДС-П1-Ю. Назначение аппарата - юстировка, проверка точностных характеристик и контроль радиолокационного потенциала станций дальнего обнаружения. С 1965 по 1976 г. было успешно запущено 72 космических аппарата ДС-П1-Ю,
8 аппаратов выведено с космодрома Капустин Яр, остальные - с космодрома Плесецк
КА «Тайфун-1А»
ских средств - ракетно-космического комплекса «Тайфун», обеспечивающего поддержание боеготовности и отработку вновь вводимых специальных наземных комплексов Министерства обороны СССР. В составе комплекса «Тайфун» созданы две модификации унифицированных космических платформ - «Тайфун-1» и «Тайфун-2», на базе которых разработаны и введены в эксплуатацию шесть типов специализированных космических аппаратов. Унификация космических аппаратов охватывала бортовой обеспечивающий комплекс и узлы конструкции космических аппаратов, а также отдельные составные части бортовых специальных комплексов.
КА ДС-П1-М. Назначение аппарата-мишени проведение отработки в натурных условиях космических аппаратов - перехватчиков системы противокосмической обороны страны
КА «Тайфун-2А»
216


Глава 4
Для работы с космическим аппаратом «Дуга-К» при орбитальном полете использовались средства автоматизированного комплекса управления космического аппарата «Тайфун-1» и «Тайфун-2» со специальным математическим обеспечением, доработанным с учетом специфики космического аппарата «Дуга-К». Для проведения летных испытаний были изготовлены два аппарата. Оба космических аппарата были выведены на расчетные орбиты с космодрома Плесецк. Работы по созданию комплекса «Дуга-К» и поставленные целевые задачи выполнены. Постановщики целевых задач на космических аппаратах комплекса «Тайфун» организации Министерства обороны и Министерства радиопромышленности СССР.
Космический аппарат «Кольцо» (постановление правительства от 31 мая 1985 г.) явился дальнейшим развитием идеи целевого применения технических ре¬
КА «Дуга-К»
шений, заложенных в КА «Тайфун-2», и был предназначен для отработки и поддержания в готовности наземных средств системы ПВО г. Москвы. Существенно увеличены абсолютные и удельные выходные характеристики системы электроснабжения, повышена точность системы ориентации, реализована возможность программного разворота КА в плоскости местного горизонта, увеличен запас отстреливаемых элементов. Была полностью реализована программа летных испытаний (начало 1988 г.). Всего на орбиту было выведено три КА «Кольцо».
На базе платформы «Тайфун-1» в соответствии с постановлением правительства от 1982 г. был создан КА «Дуга-К» с целью отработки системы загоризонт- ной радиолокации. Были изготовлены и запущены на орбиты с космодрома Плесецк два аппарата этого типа, задачи запусков полностью выполнены.
217


Глава 5
РАЗВИТИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ АВТОМАТИЧЕСКИХ КА в 1980-е гг.
КА «Гео-ИК» и «Гео-ИК2»
КА «Поток»
Низкоорбитальные КА «Цикада-Н»/«Надежда» Среднеорбитальные КА для глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС КА «Молния-1 Т»
КК «Стрела-3»
КА ретрансляции информации «Луч»
КА «Экран-М»
КС «ЕССС-2». КА «Радуга-1», «Радуга-1 М»
КА «Янтарь-1 КФТ», «Янтарь-4КС1»
КА «Зенит-2М», космическая подсистема «Ресурс-Ф», КА "Фотон"
КА «Метеор-Природа»
Эксплуатация системы МКРЦ с КА «УС-А* и «УС-П» Системы ПКО ИС-МУ и ИС-МД
§ Разработка системы «ОКО-1»
КА серии 5ВК («Вега»), КА серии «1Ф» («Фобос»)
КА «Фобос-Грунт»
КА «Астрон», КА «Гранат», КА «Прогноз»
Миссия «Интербол»
КА «Целина-О», КА «Целина-Д», КА «Целина-2»
КА «Целина-Р»


Глава 5
НЛ.Месмседоё
АО «ИСС»
НОВЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СПУТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ
СОЗДАНИЕ СПУТНИКОВОЙ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ СО СПУТНИКАМИ «ГЕО-ИК»
И СИСТЕМЫ ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ СО СПУТНИКАМИ «ГЕ0-ИК2»
Созданием спутников «Сфера» во второй половине 1960-х гг. ОКБ-Ю (НПО ПМ) положило начало развитию космической геодезии в СССР. С помощью первого поколения этих геодезических спутников специалисты ВТУ ГШ построили Всемирную геодезическую сеть и уточнили модель геопотенциала с заданными точностями. В конце 1970-х гг. в НПО ПМ началась разработка нового геодезического спутника второго поколения «Гео-ИК» с более современной, высокоточной радиогеодезической аппаратурой, высотомером и системой импульсной световой сигнализации. Спутники «Гео-ИК» предназначались для решения значимых (национального уровня) геодезических задач:
- создания фундаментальной Всемирной астроно- мо-геодезической сети с точностью привязки ее опорных пунктов к центру масс Земли не хуже 10 м глобально и 3-5 м на территории СССР, а также региональных сетей на Антарктиду, Европу, Северную Америку и Азию;
- дальнейшего уточнения параметров геопотенциала до уровня 2-3 м в превышениях геоида над общим земным эллипсоидом;
- определения параметров вращения Земли (неравномерность вращения и движение полюсов).
При решении геодезических задач наряду с уже традиционными триангуляционным и орбитальным методами использовался метод альтиметрии - прямого измерения высоты до поверхности Мирового океана в текущих подспутниковых точках.
Основным элементом геодезического комплекса (системы) второго поколения стал решетневский КА «Гео-ИК». За основу конструкции КА в НПО ПМ была принята «фирменная» конструктивно-компоновочная схема КА унифицированного ряда КАУР-1. Корпус имел форму цилиндра с восемью дополнительными (раскрывающимися в виде изящной ромашки) панелями солнечной батареи.
Для решения целевых задач КА «Гео-ИК» оснащен радиовысотомером, радиотехническими доплеровской и дальномерной запросной системами, системой световой сигнализации с лампой-вспышкой направленного действия, уголковыми лазерными отражателями (для выполнения квантово-оптических измерений дальности от земных станций до КА) и системой синхронизации и хранения времени. Сбор на борту информации с радиовысотомера, а также управление работой бортовой аппаратуры в автономном режиме обеспечивало запоминающее устройство.
Основные целевые функции КА «Гео-ИК»:
- формирование бортовой шкалы времени;
- измерение высоты до поверхности Мирового океана с последующей передачей высотомерной информации на Землю;
- излучение сигналов на двух когерентных частотах для измерения наземными средствами радиальной составляющей скорости движения КА;
- прием и переизлучение сигналов наземной радиотехнической аппаратуры измерения запросной дальности;
- производство серий световых вспышек для регистрации КА на фоне звезд наземными наблюдательными средствами;
- отражение сигналов, излучаемых наземной лазерной станцией измерения дальности;
- прием, запоминание и передача программ наблюдения для средств наземного геодезического комплекса.
Запуски спутников «Гео-ИК» продолжались до 1994 г. За весь период эксплуатации этого геодезического комплекса было произведено 14 пусков, запущено 13 КА. К сожалению, не все КА из семейства «Гео-ИК» отрабатывали заданный срок службы в полном объеме.
Гзодезический спутник второго поколения «Гзо-ИК»
219


Развитие отечественных автоматических КА в 1980-е гг.
На орбите отмечались отказы радиовысотомера, запоминающего устройства, бортового синхронизирующего устройства. Однако в целом спутниковый геодезический комплекс работал и решал поставленные задачи.
24 апреля 1985 г. космический геодезический комплекс «Гео-ИК» был принят в эксплуатацию, в ходе которой были выполнены почти все требования Заказчика к геодезическому обеспечению на период до 2000 г., за исключением отдельных требований ВМФ. Также была решена и непоставленная в ТТЗ дополнительная задача по определению уклонений отвесной линии от нормали к 033 по акватории Мирового океана (правда, с недостаточной для сегодняшнего дня точностью). Поскольку решение этой дополнительной задачи имеет важное значение для обеспечения точности действия ракет морского базирования, ее решение с необходимой точностью возлагается теперь на КГК третьего поколения со спутниками «Гео-ИК2».
В целом результаты эксплуатации КГК «Гео-ИК» были значимыми. С использованием результатов эксплуатации КГК «Гео-ИК» специалистами Военно-топографического управления ГШ ВС СССР была создана геоцентрическая модель фигуры и гравитационного поля Земли (ПЗ-85); с использованием результатов дальнейшей эксплуатации КГК «Гео-ИК» произведено уточнение этой модели (ПЗ-90), построена Всемирная астрономо-геодезическая сеть и определены размеры и форма Земли, характеризуемые превышением высоты геоида над 033 с более высокими, чем были заданы в ТТЗ (2-3 м), точностями.
Системе координат ПЗ-90 постановлением Правительства Российской Федерации № 568 от 28 июля 2000 г. придан статус Единой государственной системы координат для использования в целях геодезического обеспечения орбитальных космических полетов и решения навигационных задач. Эксплуатация спутников «Гео-ИК» продолжалась до 5 февраля 1999 г. В насто-
Геодезический КА третьего поколения «Гео-ИК2» («Муссон-2»)
ящее время в АО «ИСС» разработан, изготовлен с использованием передовых зарубежных технологий геодезический КА третьего поколения «Гео-ИК2». Первый (неудачный) запуск его состоялся 1 февраля 2011 г.
Разработка спутника «Гео-ИК2» началась выпуском технических предложений по теме «Осень» в 1982 г. Первоначально облик спутника базировался на платформе спутника с неориентированными солнечными батареями в форме многогранной пирамиды и с ориентируемыми солнечными батареями. Однако работы были приостановлены, и только в 1986 г. был разработан эскизный проект спутника совершенно на другой, абсолютно новой конструктивной базе, содержащей герметичный контейнер диаметром 2000 мм и высотой цилиндрической вставки 200 мм, ориентируемую солнечную батарею с двумя степенями свободы и площадью около 75 м2, состоящую из двух крыльев по 10 панелей в каждом, полной массой спутника около
4,5 	т. Выбор такой конструкции был продиктован унификацией конструкции спутника с конструкцией спутника, разрабатываемого по теме «Эстафета». Спутник предполагалось запускать на низкие круговые орбиты с прямым наклонением (до 90°) PH «Союз-2».
По требованию головного института Заказчика (29 НИИ Военно-топографической службы) в 1987 г. было разработано дополнение к эскизному проекту по обеспечению запуска спутника на гелио-синхронную с обеспечением изомаршрутности подспутниковых трасс орбиту. В качестве средства выведения была предложена PH «Зенит». В этом же году был разработан комплект исходных данных на разработку спутника «Гео-ИК2», а к 1989 г. уже был разработан комплект КД. Из-за отсутствия оборудования и производственных площадей на Механическом заводе изготовление спутника было передано на Красмашзавод, который в 1991 г. приступил к освоению производства и изготовлению материальной части изделия «ОЗКИ».
С начала 1992 г. работы прекратились из-за резкого сокращения финансирования, вызванного известными деструктивными политическими событиями. В 1994 г. по дополнительному соглашению к договору 1989 г. была разработана инженерная записка по возможности создания спутника, выводимого отечественной PH «Союз-2» с РБ «Фрегат». В 1995 г. был разработан комплект исходных данных на создание спутника массой около 2,7 т уже на новой конструктивной базе спутника «Цикада-М-УТТХ» («Парус-М»).
В 1996 г. по заключению МВК было разработано дополнение к инженерной записке. Созданию спутника массой 2,7 т в основном способствовало резкое изменение габаритно-массовых и энергетических характеристик (в 2 раза и более), отказ от солнечносинхронной орбиты с обеспечением изомаршрутности
220


Глава 5
трасс, наличие к этому времени оптических приборов системы ориентации и стабилизации, обеспечивающих ориентацию оптической оси антенны высотомера с заданной точностью. Однако с начала 1997 г. из-за недостаточности финансирования по инициативе субподрядчиков были прерваны договорные отношения с НПО ПМ.
Работы возобновились в 1999 г. на основании Протокола совещания представителей РВСН, РКА и НПО ПМ от 29 марта 1999 г. разработкой по заказу Генерального Заказчика инженерной записки о возможности создания малого спутника, выводимого PH «Рокот» с РБ «Бриз-К», а в 2001 г. было разработано дополнение к эскизному проекту. Было открыто финансирование работ, и уже в 2004 г. был разработан основной комплект проектно-конструкторской документации. К сожалению, финансирование было недостаточным, и работы растянулись на долгие годы, и только в 2005-2006 гг. приступили к изготовлению материальной части отработочных изделий. НПО ПМ были подготовлены и утверждены в МО РФ соответствующие материалы о закупке у французской фирмы Thales Alenia Space готового высотомера, используемого по программе «Посейдон».
Запуск первого спутника «Гео-ИК2» состоялся 1 февраля 2011 г., но, к сожалению, PH «Рокот» вывела его на нерасчетную эллиптическую орбиту и использование спутника по целевому назначению оказалось невозможным. 24 апреля 2011 г. КА «Гео-ИК2» № 11Л Решением Госкомиссии был передан генеральному конструктору АО «ИСС» для проведения исследований. Исследования проводились до 24 мая 2013 г. 15 июня 2013 г. спутник вошел в плотные слои атмосферы и полностью сгорел. По результатам исследований проведена доработка бортового ПО БКУ в части защиты от ложной выдачи разовых команд, накоплен опыт по восстановлению ориентации КА в различных нештатных ситуациях, проводится доработка бортовой аппаратуры в части повышения стойкости к воздействию «тяжелых» заряженных частиц. С использованием полученных результатов завершена доработка КА «Гео-ИК2» № 12Л.
ГЛОБАЛЬНАЯ СИСТЕМА СПУТНИКОВОЙ РЕТРАНСЛЯЦИИ
К созданию первых в СССР мощных геостационарных спутников-ретрансляторов с узколучевыми зонами обслуживания, которые могли бы отслеживать движущиеся передающие и принимающие объекты, НПО ПМ обратилось в середине 1960-х гг. Это было естествен¬
ным шагом в развитии проводимых ранее работ по спутниковой радиосвязи.
Поскольку на одном типе КА комплексировать большое множество возможных задач в условиях имеющихся технических и технологических ограничений было нецелесообразно, НПО ПМ предложило создать для ГСО два типа специализированных КА- ретрансляторов - «Поток» и «Луч» - в рамках единой спутниковой системы, дополняющей ЕССС. 17 февраля 1976 г. вышло Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР, предусматривающее создание Глобальной космической командно-ретрансляционной системы (ГККРС «Рассвет») на базе КА, получивших впоследствии название «Поток» и «Луч». ГККРС предназначалась для обеспечения оперативной доставки в Центр информации со средств наблюдения за объектами в любых районах земной поверхности и акватории Мирового океана. Создание первых в стране КА- ретрансляторов «Поток» и «Луч» стало для НПО ПМ и СССР важнейшим этапом и обеспечило лидирующие позиции в этой области до настоящего времени.
Космический аппарат «Поток»
Первый КА-ретранслятор «Поток» создавался для решения принципиально новой информационной задачи. В те годы только США создавалась система оперативной доставки информации через специальный спутник-ретранслятор. Роль КА-ретрансляторов возросла в связи с необходимостью решения стратегической задачи - контроля национальными средствами условий выполнения договоров об ограничении стратегических наступательных вооружений.
НПО ПМ и НПО «ЭЛАС» было предложено создание системы ретрансляции на ГСО со специальным КА-ретранслятором «Поток». Идея была поддержана Минобщемашем. НПО ПМ было определено головным по всей спутниковой системе ретрансляции информации. КА «Поток» предназначался для ретрансляции в Центр информации с новых КА типа «Янтарь» (ЦСКБ) и «Целина» (КБ «Южное»). По инициативе НПО ПМ совместно с НИИ Микроприборов НПО «ЭЛАС» в состав целевых задач КА «Поток» было включено обеспечение глобальной круглосуточной телекодовой, телефонной, телеграфной и фототелеграфной радиосвязью между периферийными пунктами (с ограниченными ресурсами по энергетическому потенциалу и габаритно-массовым параметрам) и объектами - потребителями информации. Создание такой сложной системы, имеющей жесткие ограничения по массам и потреблению энергии КА, на том уровне развития микроэлектроники в СССР явилось чрезвычайно сложной задачей.
221


Развитие отечественных автоматических КА в 1980-е гг.
КА «Поток»
НИИ Микроприборов выдавало ТЗ на разработку в СССР новых полупроводниковых приборов и интегральных схем. Являясь предприятием Министерства электронной промышленности, НИИ Микроприборов получало поддержку министра А.И.Шокина и жесткий контроль министерства за сроками разработки и изготовления необходимых комплектующих элементов. В НИИ Микроприборов было и свое подразделение, разрабатывающее интегральные схемы, и на опытном заводе был цех изготовления интегральных схем.
Большое значение для успешной реализации проекта КА «Поток» имело решение об использовании антенных фазированных решеток, что позволило значительно снизить вес целевого ретранслятора, разместить на этом КА ретранслятор для связи с наземными переносимыми приемо-передающими станциями. При создании БЦВМ, ретрансляторов, антенных фазированных решеток, магнитофонов, наземных комплексов большую роль сыграл коллектив НПО «ЭЛАС».
Большая инновационная роль в проекте «Поток» выпала специалистам НПО ПМ. КА «Поток» стал одной из ярчайших страниц в истории отечественного спутникостроения. Здесь был реализован на мировом уровне целый ряд новых космических технологий, многие из которых играли пионерскую роль. При создании КА «Поток» были достигнуты уникальные результаты, включая разработку и создание бортового комплекса управления с управляющим информационно-вычислительным комплексом на основе БЦВМ; ретрансляторов «Сплав» и «Синтез» в транзисторном исполнении совместно с крупногабаритной многолучевой активной фазированной антенной решеткой; системы управления положением спутника по долготе впервые в мировой практике на базе стационарных плазменных двигателей.
Особо значимым в истории НПО ПМ было создание для КА «Поток» бортового комплекса управления с УИВК на основе БЦВМ. Одновременно с этим в коллективе НПО ПМ на основе последнего в истории предприятия масштабного «специального призыва» молодых специалистов сформировался уникальный по творческой отдаче и стабильности получаемых результатов, мощный коллектив специалистов-программистов, сложилась собственная школа автоматизации и автономи- зации управления КС и КА, «цифровизации» борта и его наземного окружения.
Была реализована идея использования в составе КА процессора с системой команд наземных универсальных мощных ЭВМ типа ЕС ЭВМ. При создании БКУ с УИВК спутника «Поток» была качественно изменена технология разработки, создана мощная экспериментальная и производственная база для нового поколения спутников с управляющей БЦВМ на борту.
При разработке БКУ с УИВК были приняты многие революционные технические и производственные решения, которые тиражировались и на последующих КА. На базе БЦВМ была создана система ориентации и стабилизации «Вектор» в цифровом исполнении. Эта система ориентации, унифицированная для спутников «Поток», «Луч», «Луч-2», «Галс», «Экспресс», «Экспресс-A», «Аркос» и др., стала третьим поколением геостационарных СОС класса точных систем. БЦВМ позволила решать принципиально новые в части баллистического обеспечения задачи.
При создании КА «Поток» совместно с НИИ Микроприборов был разработан с использованием новейших технологий бортовой ретрансляционный комплекс в составе приемопередатчиков «Сплав», «Синтез» и антенно-фидерного устройства. Впервые создавалось АФУ совместными усилиями; НПО ПМ (головное, а также разработчик излучающих устройств, экранной и силовой системы АФАР; ответственное за наземную экспериментальную отработку) и НПО «ЭЛАС» (разработка электронных приборов, их установка, монтаж и математическое обеспечение). Вопросы топологии приборов, прочности, жесткостных и тепловых характеристик решались общими усилиями специалистов обоих организаций. Опыт кооперации, приобретенный НПО ПМ при создании АФАР, успешно используется и получил развитие в работах с зарубежными партнерами.
Начиная с КА «Поток», в составе БКУ которого впервые была использована БЦВМ, перед разработчиками каждой из бортовых систем встала задача создания собственного бортового программного обеспечения. Разработка объемных, сложных и высоконадежных программных комплексов заставила применять промышленный подход, использовать современные технологические программные и аппаратные средства.
222


Глава 5
С созданием КА «Поток» связан также новый этап в отечественном двигателестроении. К этому времени в молодом ОКБ «Факел» (г. Калининград), которое активно искало свою нишу в области космического дви- гателестроения, был разработан ряд образцов двигателей малой тяги. По массогабаритным показателям для задач с суммарным импульсом до 10 тс были выгоднее термокаталитические двигатели. Для больших суммарных импульсов предпочтительны плазменные двигатели. Поэтому для КА «Поток» НПО ПМ совместно ОКБ «Факел» было принято решение использовать электрические двигатели первого типа в качестве исполнительных органов системы ориентации КА, а второго типа - для коррекции орбиты. К началу 1976 г. были выпущены исходные данные на КА «Поток». Техническое задание на объединенную двигательную установку 17Б11 было разработано также в 1976 г. Тяга двигателей ориентации К-10 была выбрана на уровне 10 г, двигателей коррекции М-70 - около 4 г. Редуктор (РЭК 1781 Б) был взят от уже применявшихся пневмосистем на холодном азоте, клапаны С5.629 разработало КБХМ.
Плазменные двигатели на КА «Поток» в целом нормально включались и работали. Отдельные сбои удалось ликвидировать за счет корректировки ПМО. Элек- троракетная двигательная установка работала совместно с бортовыми баллистическими программами, так что спутник мог сам, без помощи наземных средств, на протяжении длительного времени корректировать орбиту, поддерживая свое положение в заданной точке. Для подстраховки руководством было принято решение, несмотря на обычный дефицит масс, установить на первых двух космических аппаратах кроме моно- топливной ДУ ориентации еще и резервную пневмосистему на холодном азоте. И это решение оказалось полностью оправданным: на первых машинах имелись случаи замерзания трубопроводов подачи топлива ДУ ориентации, пока не научились надежно обогревать и двигательные блоки, и трубопроводы. Без пневмосистемы в этих случаях КА были бы потеряны.
Все последующие КА, включая самые последние «Экспрессы-АМ», несут в себе характерные черты того «Потока», который был запущен в мае 1982 г. Работа по этому спутнику также позволила в значительной мере повысить квалификацию коллектива предприятия и сформировать современную техническую школу НПО ПМ.
18 мая 1982 г. на орбиту был выведен первый спутник «Поток». Управление КА в полете осуществлялось из Центра управления, расположенного в Голицыно-2 с привлечением новой КИС, станций «ВНКУ», ПН КИП «Фазан» одного из ОКИК. Уже летающий спутник «Поток» использовался для отработки находящейся на Земле (на полигоне) передающей аппаратуры в со¬
ставе КА «Янтарь». Реальная совместная работа двух спутников «Поток» и «Янтарь» с передачей целевой видеоинформации началась с января 1983 г. Это была большая победа всех коллективов, создававших две сложные спутниковые системы (для сравнения: первые национальные спутники-ретрансляторы за рубежом были построены и выведены на ГСО: в США - в 1983 г. (TDRS), в Европе - в 2001 г. (экспериментальный Artemis), в Японии - в 2002 г. (DRTS/Kodama), в КНР в 2008 г. («Тяньлянь-1»ЛЪ-1)).
21 января 1986 г. вышло постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 19-29 о принятии в эксплуатацию системы «Сплав» с КА «Поток», а 1 февраля 1991 г. - Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 29-9 о принятии в эксплуатацию системы «Синтез» с КА «Поток». За все время эксплуатации КА-ретрансляторы «Поток» размещались в двух из трех зарегистрированных точек: 80° в.д.; 13,5° з.д.; 168° в.д. Всего в 1982-2000 гг. было запущено на ГСО 10 КА серии «Поток».
В ходе эксплуатации КА «Поток» проявилась их неполная загруженность. Поэтому с 1991 г. делались попытки часть ресурсов КА сдавать в аренду, была организована экспериментальная радиолиния между Москвой и Вашингтоном. Позднее на смену КА «Поток» в ОАО «ИСС» был создан КА нового поколения «Поток-М». Его летные испытания начаты 21 сентября 2011 г.
СОЗДАНИЕ НИЗКООРБИТАЛЬНЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ «ЦИКАДА-Н»/ «НАДЕЖДА» ДЛЯ МЕЖДУНАРОДНОЙ СПУТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ «КОСПАС-SARSAT»
Дальнейшее развитие «низкоорбитальной» спутниковой навигации было продолжено в рамках международного сотрудничества при создании спутниковой системы обнаружения и определения местоположения терпящих бедствие судов и самолетов «КОСПАС-SARSAT».
Благодаря предусмотренным при разработке возможностям модернизации, спутники «Цикада» были доработаны и интегрированы в новую международную спутниковую систему обнаружения и определения географических координат судов и самолетов, терпящих бедствие; одновременно они выполняли свои изначальные функции источников навигационных сигналов в спутниковой навигационной системе «Цикада».
Своевременное оповещение о факте и координатах бедствия имеет исключительно важное значение в деле спасания человеческих жизней и аварийных объектов
223


Развитие отечественных автоматических КА в 1980-е гг.
(судов, самолетов и др.). Начало международного сотрудничества по созданию спутниковой системы обнаружения и определения местоположения судов и самолетов, потерпевших аварию, было заложено на двусторонней (Минморфлот СССР и NASA США) встрече, состоявшейся в Вашингтоне в марте 1977 г. На ней был подписан протокол, отражающий желание обеих сторон провести совместный эксперимент с применением советских и американских ИСЗ с целью оценки эффективности их использования для приема аварийных радиосигналов и возможности по этим сигналам определения координат места аварии.
В ноябре 1979 г. в Ленинграде представителями СССР, США, Франции и Канады был подписан меморандум, подтвердивший желание сторон сотрудничать в совместном проекте спутниковой системы «КОСПАС-SARSAT» (КОСПАС - Космическая Система Поиска Аварийных Судов и самолетов, SARSAT - Search And Rescue Satellite Aided Tracking). В процессе подготовки меморандума была достигнута договоренность о создании Советским Союзом, с одной стороны, США, Францией и Канадой - с другой, самостоятельно двух технически совместимых, но практически независимых подсистем КОСПАС и SARSAT, объединенных в одну общую международную систему.
Для реализации решений по созданию отечественной части космического сегмента международной системы оказались востребованными массогабаритные резервы, заложенные проектантами ОКБ-Ю (НПО ПМ) в исходные данные на конструкторскую документацию спутника «Цикада». Согласно первоначальному замыслу, эти резервы предназначались для реализации идеи автономного радиоопределения орбит и расчета собственных эфемерид бортовыми средствами спутников «Цикада» по радиосигналам наземных радиомаяков. С этой целью спутники «Цикада» предполагалось дооборудовать приемной аппаратурой измерения собственных радиальных псевдоскоростей по доплеровскому сдвигу принимаемых спутниками радиосигналов от наземных
Эмблема международной системы «КОСПАС-SARSAT»
маяков, а также бортовыми ЦВМ. Кроме очевидного существенного повышения автономности спутников «Цикада» и, соответственно, уменьшения загрузки средств НКУ по их эфемеридному обеспечению, открылись бы возможности дальнейшего повышения точности эфемерид этих спутников, а следовательно, и точности навигационного поля, образуемого ими. Повышение точности было бы достигнуто за счет увеличения, по сравнению с несколькими стационарными командно-измерительными станциями НКУ, количества наземных радиомаяков (относительно простых, дешевых и необслуживаемых) и возможностями их относительно свободного территориального размещения, вплоть до глобального (слежение за каждым спутником на всей протяженности витка), а также уменьшением интервала прогноза эфемерид с 30 ч (расчет в Баллистическом центре и закладка эфемерид на спутник один раз в сутки) при нескольких измерительных пунктах на территории СССР до предельного для спутников «Цикада» минимума 3 мин (до шага смены эфемеридных точек, передаваемых в составе навигационного сигнала) при глобальном слежении и автономном уточнении и расчете эфемерид. По предварительным оценкам, точность навигационных определений по спутникам «Цикада» (с учетом также и результатов работ по согласующей модели геопотенциала и атмосферного торможения для низколетящих навигационных спутников (ряда «КАУР-1»)) могла бы при этом улучшиться до 30-50 м.
По разным причинам реализация этой идеи в металле не состоялась. Тем не менее на изготавливаемых в Производственном объединении «Полет» по проектной документации и исходным данным ОКБ-Ю навигационных спутниках «Цикада» устанавливались груз-макеты аппаратуры автономного радиоопределения орбиты. Именно эти резервы и позволили практически без перекомпоновки спутников установить на них радиокомплексы обнаружения и ретрансляции аварийных сигналов («спасания») и интегрировать такие спутники в международную спутниковую систему.
у
Спутник-спасатель «Цикада-Н» («Надежда»)
224


Глава 5
Эти радиокомплексы обрабатывали и в виде цифровых аналогов доплеровского приращения принимаемых от АРБ аварийных сигналов на частоте 1544 МГц ретранслировали их в наземные пункты приема информации системы «КОСПАС-SARSAT». По этим сигналам и эфемеридам соответствующего спутника в наземном центре системы устанавливался факт аварии, ее географические координаты, а специальными службами организовывались поисково-спасательные операции. Совместная обработка сигналов на обеих частотах (121 и 406 МГц) для исключения ионосферной задержки не была предусмотрена, т.к. эти сигналы между собой не были синхронизированы и образованы разными задающими генераторами с нестабильностями 10 6 (АРБ-121) и 10-® (АРБ-406). Это ограничивает точность координатной привязки аварийных объектов по одночастотным измерениям АРБ-406 величинами 1-2 км. Точность определения местоположения по измерениям сигналов АРБ-121 примерно на порядок хуже. Поэтому в настоящее время вследствие широкого применения АРБ-406 и АРБ-121 используются в основном в качестве приводных радиомаяков при выходе спасательного средства в район аварии в условиях недостаточной видимости.
Радиокомплекс «спасания» был разработан и изготавливался в РНИИ КП (ныне АО «РКС»). Спутники, дооборудованные такой аппаратурой, назывались «Цикада-Н» или «Надежда». Первый КА «Цикада-Н» («Космос-1383») системы «КОСПАС-1», изготовленный в ПО «Полет» при участии НПО ПМ, был выведен на орбиту высотой около 1000 км с космодрома Плесецк ракетой-носителем «Космос-ЗМ» 30 июня 1982 г., а уже 10 сентября с этого с этого спутника (единственного тогда в системе «КОСПАС-SARSAT») были ретранслированы сигналы аварийного радиомаяка канадского самолета, потерпевшего аварию в горах Британской Колумбии. Это обеспечило оперативное обнаружение и спасение трех человек. При заданном сроке службы 2 года реально этот спутник проработал до марта 1988 г. (почти 6 лет). Последующие запуски спутников-«спасателей» состоялись в марте 1983 г. - «Коспас-2» («Космос-1447») и «Sarsat-1», в июне 1984 г. - «Коспас-3» («Космос-1574»), в декабре 1984 г. - «Sarsat-2». Таким образом, с 1985 г. началось полномасштабное использование международной системы «КОСПАС-SARSAT», в составе космического сегмента которой к этому времени было пять спутников.
За 25 лет в систему было введено десять КА «Цикада-Н» (подсистема «КОСПАС») и десять американских спутников, разработанных на базе метеорологических спутников NOAA (подсистема SARSAT). Американские спутники, в отличие от наших, обеспечивали дополнительно обнаружение аварийных сигналов так-
Фрагмвнт орбитальной структуры международной системы «КОСПАС-SARSAT»
же и на частоте 243 МГц, используемой для этих целей в военной авиации США и стран НАТО. Это нашло подтверждение в ходе военных действий в Югославии и применялось для обнаружения и эвакуаций катапультировавшихся американских летчиков.
Спутники «Цикада-Н» продолжали выполнять свои первоначально определенные для них функции по непрерывному излучению двухчастотных навигационных сигналов в составе системы «Цикада». По экспертным оценкам, спутниковая система «КОСПАС-SARSAT» позволяет на порядок (в 10 раз и более) сократить время поиска терпящего бедствие подвижного объекта (транспортного средства), оснащенного аварийным радиобуем. Особенно важно это для тех, кто перемещается в малонаселенных и экстремальных по климатическим условиям районах (к ним как раз относятся наша северная тундра, тайга, акватория Северного Ледовитого океана, пустыни), где каждый лишний час пребы¬
225


Развитие отечественных автоматических КА в 1980-е гг.
вания без помощи для тяжелораненых или переохлаждающихся людей чреват гибелью. Поэтому очевидно, что своевременность спасания летающих и плавающих в районах Арктики, в Сибири и на Дальнем Востоке стоит на первом месте по значимости, и на этом не стоит экономить, отказываясь от закупки и установки на транспортных средствах аварийных радиобуев.
В целом спасено около 40000 человек (до 2000 человек в год). Международная система одобрена международными организациями IMO (морской) и ICAO (гражданской авиации), которые приняли решения об обязательном ее использовании морскими судами (с 1995 г.) и самолетами (с 2005 г.).
СОЗДАНИЕ СРЕДНЕОРБИТАЛЬНЫХ КА ДЛЯ ГЛОБАЛЬНОЙ НАВИГАЦИОННОЙ СПУТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ ГЛОНАСС
Высокоорбитальные (их еще называют среднеорбитальными в англоязычной классификации low, meo, geo) спутниковые радионавигационные системы второго поколения являются логическим продолжением и дальнейшим развитием спутниковой радионавигации. В радионавигационных спутниковых системах первого поколения, использующих в качестве подвижных радиомаяков низкоорбитальные (высотой около 1000 км) спутники, определение местоположения производится по сигналам одного, находящегося в зоне радиовидимости, пользователя КА. При этом в качестве разнесенных радиоориентиров используются несколько положений одного и того же спутника при его пролете в ЗРВ пользователя. Однако при таком способе возможно определение только двух плановых координат с привлечением в качестве поверхности положения поверхности Земного эллипсоида, т.е. в первом приближении поверхности Мирового океана. Три других важных параметра - высота над уровнем моря, скорость и направление движения - не определяются, а даже для уверенного определения плановых координат должны быть известны с достаточно высокой точностью. Действительно, продолжительность обсервации низкоорбитального спутника в навигационном сеансе составляет порядка 10 мин (600 с). При этом погрешности учета собственной скорости в 1 м/с (3,6 км/ч, или в судоводительской терминологии 2 узла) приводят к дополнительной погрешности определения местоположения в 600 м, а в 1 угловой градус в направлении движения (курса) при скорости корабля 20 узлов (36 км/ч) за те же 10 мин - к дополнительной ошибке местоположения в 105 м. Механизм влияния погрешности в знании высоты над поверхностью 033
(над уровнем моря) на точность определения горизонтальных координат несколько сложнее, но и здесь погрешность учета собственной высоты приводит к существенному возрастанию ошибки в определении плановых координат. Поэтому использование сигналов низкоорбитальных спутников для позиционирования с приемлемой точностью в авиации и наземном транспорте практически исключено.
Наконец, низкоорбитальным навигационным системам свойственна дискретность или периодичность навигационного обеспечения. Так, состоящая из четырех спутников система «Цикада» предоставляет пользователям возможность обсервации навигационных спутников со среднестатистической периодичностью порядка 2-3 ч в приэкваториальных широтах,
1,5 	ч - в средних и 45 мин - в высоких. Теоретически, конечно, можно обеспечить постоянное нахождение в зонах радиовидимости пользователей не менее одного некорректируемого низкоорбитального спутника с продолжительностью обсервации его не менее 5-6 мин (минимально необходимая для определения собственного местоположения продолжительность сеанса обсервации низкоорбитального навигационного КА), но требуемое для этого их количество очень велико - около 50-70 (зависит от требуемой вероятности, с которой это условие должно выполняться). Область применения навигационных систем первого поколения («Парус», «Цикада», «Транзит») ограничивается в основном задачами кораблевождения в качестве средств периодической коррекции корабельных автономных навигационных систем счисления координат.
Таким образом, хотя спутниковые навигационные системы первого поколения («Парус» и «Цикада») со второй половины 1970-х гг. обеспечивали получение данных о двух плановых координатах местонахождения объекта с точностями в пределах 100 м и курсоука- зании (направлении истинного меридиана) - 3-5 угловых минут, они все-таки не соответствовали требованиям к космической навигации как со стороны видов Вооруженных сил, так и всего многообразия гражданских пользователей. И уже в середине 1970-х гг. встал вопрос о необходимости создании новой навигационной космической системы - системы второго поколения в интересах как обороны страны, так и народного хозяйства. По сравнению с предыдущим поколением низкоорбитальных навигационных спутниковых систем, СРНС нового поколения должна была обеспечить трехкоординатное определение местонахождения и скорости (параметров движения) объектов с более высокой точностью (на порядок) и непрерывностью обслуживания.
Расширение круга потенциальных пользователей, дислоцирующихся также и на суше, в воздушном и
226


Глава 5
космическом пространстве, необходимость создания непрерывного высокоточного навигационного поля, позволяющего в любой точке земной поверхности и околоземного пространства в любой момент времени произвести высокоточное определение полного вектора состояния (трех координат, трех составляющих скорости и времени), выдвинули задачу создания принципиально новой спутниковой навигационной системы.
Проработки по определению принципов построения такой системы начались еще на рубеже 1960-1970-х гг. в рамках некоторых научно-исследовательских работ. В частности, было определено, что орбитальная структура такой системы должна обеспечивать в любой точке земной поверхности постоянную радиовидимость не менее четырех спутников. Спутники должны находиться на существенно более высоких околокруговых наклонных орбитах (около 20000 км), минимальное количество таких спутников должно быть не менее 18 с детерминированными друг относительно друга орбитальными позициями. Радионавигационные сигналы таких спутников, т.е. их бортовые шкалы времени, должны быть с высокой (наносекундной) точностью синхронизированы между собой и т.д.
Проработки по созданию навигационной системы нового поколения «Ураган» (для открытых документов и совещаний применялось название ГЛОНАСС - Глобальная Навигационная Спутниковая Система) начались во второй половине 1970-х гг. Она предназначалась для навигационного и топогеодезического обеспечения всех видов Вооруженных сил и гражданских пользователей (морских, сухопутных, авиационных и космических). В 1976 г. КБПМ (ныне АО «ИСС») были разработаны и доложены на МВК технические предложения по навигационной системе второго поколения, в 1977 г. - дополнение к ним в части применения системы в целях коррекции траекторий баллистических и крылатых ракет в полете, а в 1978 г. - эскизный проект навигационной системы второго поколения.
Основными соисполнителями от промышленности являлись Российский научно-исследовательский институт космического приборостроения, Российский институт радионавигации и времени, Центральный научно-исследовательский институт машиностроения и Производственное объединение «Полет». Основные соисполнители от Минобороны - 50 ЦНИИ КС МО (в настоящее время он снова вошел в состав 4 ЦНИИ МО), 29 НИИ Военно-топографической службы и 9 Научно- исследовательский навигационно-гидрографический институт ВМФ, а также ряд других НИУ Минобороны.
В основу орбитального построения навигационных систем второго поколения положен принцип постоянного глобального перекрытия поверхности Земли, воздушного и околоземного космического простран¬
ства зонами радиовидимости одновременно не менее четырех навигационных спутников для того, чтобы любой пользователь, находящийся в любой точке Земли или околоземного пространства, постоянно имел возможность наблюдать одновременно (с вероятностью 100 %) не менее четырех таких спутников. Произведенные пользователем дальномерные (псевдодально- мерные) беззапросные измерения до каждого из них позволяют определить три искомые координаты и расхождение между шкалой времени пользователя и шкалами спутников, приведенными к единой системной шкале времени. По скорости изменения измеренных псевдодальностей (радиальным псевдоскоростям) до этих спутников определяется и вектор скорости пользователя.
Исходя из выполнения заданных требований и принципа навигационных определений псевдодально- мерным методом (одновременные измерения псевдодальностей до четырех и более спутников), была выбрана орбитальная структура отечественной системы ГЛОНАСС, включающая в себя 24 навигационных спутника, расположенные в трех орбитальных плоскостях с наклонением их к плоскости экватора 64,8 ° и абсолютными долготами восходящих узлов, равномерно разнесенными через 120 ° вдоль экватора Земли. В каждой орбитальной плоскости равномерно (через 45 °) обращаются по восемь спутников с фазовым сдвигом орбитальных позиций КА между плоскостями 0 °, 15 °, 30 °. Спутники находятся на околокруговых орбитах высотой порядка 20000 км. (Несколько позднее, исходя из обеспечения устойчивости орбитальной структуры и точности эфемерид, высота орбит была уточнена баллистиками до 19140 км с номинальным периодом обращения вокруг Земли 11 ч 15 мин 44 с). Определение орбитальных параметров системы, а также требований к ее элементам производилось математическим моделированием навигационного поля по критериям его глобальности, непрерывности, точности и доступности.
В 1980-е гг. для развертывания многоспутниковой системы ГЛОНАСС была заложена групповая (три космических аппарата одной PH) схема выведения спутников тяжелым носителем «Протон» с разгонным блоком «ДМ», да и альтернативной PH в те годы в СССР не было. Однако в целях форсирования начала и повышения надежности реализации программы летных испытаний запуск первого навигационного спутника «Гло- насс» (11 Л) с космодрома Байконур 12 октября 1982 г. был произведен в блоке с двумя его габаритно-весовыми макетами, а несколько последующих - с одним ГВМ (всего на орбиту запущено восемь ГВМ). С одной стороны, это позволило отработать штатную систему отделения, а с другой - произвести последовательные доработки очередных КА по результатам летно-кон-
227


Орбитальная группировка системы ГЛОНАСС с космическими аппаратами «Глонасс-М», созданными в ОАО «ИСС»
В 2011 году ОАО «ИСС» обеспечило выполнение Федеральной целевой программы по формированию глобального космического сегмента ГЛОНАСС на базе спутников «Глонасс-М». После многолетнего перерыва система ГЛОНАСС стала постоянно доступна потребителям в любой точке Земного шара. Предприятие продолжает наращивать орбитальный резерв системы ГЛОНАСС. ОАО «ИСС» начало летные испытания навигационного спутника «Глонасс-К».


Глава 5
структорских испытаний предыдущих. В дальнейшем для экономичного восполнения развернутой до штатного состава орбитальной структуры были предусмотрены одиночные пуски навигационных КА ракетой-носителем среднего класса «Союз-2» с РБ «Фрегат».
Оценив возможности по оперативному изготовлению большого количества КА для навигационной системы, которыми обладал Механический завод НПО ПМ в Красноярске-26, а также учитывая его загрузку в тот период по другим, не менее важным, спутниковым проектам, руководство отрасли и генеральный конструктор М.Ф.Решетнев приняли решение передать изготовление КА Омскому авиационному заводу и его серийному конструкторскому бюро (ныне ПО «Полет»). Изготовление спутников велось по исходным данным и теоретическому чертежу НПО ПМ, где также изготавливались некоторые новые элементы конструкции и приборы для этих спутников.
Для обеспечения запуска блока из трех КА одной тяжелой PH «Протон» с РБ типа «ДМ» потребовалась новая, достаточно сложная и ответственная конструкция системы отделения при высоте блока до 4 м и очень плотной компоновке трех КА с массой каждого 1415 кг. В единый блок три КА монтировались на техническом комплексе космодрома почти вплотную друг к другу. Требовалось обеспечить высокую жесткость при воздействии нагрузок на блок при выведении на орбиту. Специалистами НПО ПМ была проведена большая работа по внедрению в космическую технику новых высокомодульных композиционных материалов. Ферму системы отделения создали из боралюминия. Она была легче алюминиевой на 30 %, удовлетворяла требованиям по жесткости и оказалась прекрасным амортизатором, существенно сгладившим ударные и вибрационные нагрузки.
Основной задачей, первоначально поставленной перед разработчиками навигационной системы второго поколения, являлось образование системой непрерывного радионавигационного поля, обеспечивающего возможность высокоточного определения трех координат местоположения, скорости и времени с точностями (СКО) не хуже 7 м по плановым координатам, 10 м по вертикали, 1,5-2,0 см/с по составляющим вектора скорости, 0,33 мкс по определению расхождения местной шкалы времени пользователя относительно ГЭВЧ (государственного эталона времени и частоты) и 1 мс относительно Всемирного времени, связанного с неравномерностью вращения Земли.
В дальнейшем эти требования были повышены до 5 м по плановым координатам и 7 м по вертикали (этап развертывания орбитальной структуры спутниками «Глонасс-М»), до 3 м по плановым координатам и 5 м по вертикали (этап развертывания спутниками
Навигационный спутник «Глонасс» с трехлетним САС
«Глонасс-К»), В Программе обеспечения и повышения точностных и эксплуатационных характеристик МГНСС ГЛОНАСС на период до 2011 г. (ПОПТЭХ, 2006 г.) и в Тактико-технических требованиях к ГНСС ГЛОНАСС (2008 г.) требования к точности системы стали трактоваться как погрешности космического сегмента, включающие в себя погрешности навигационных определений только за счет эфемерид, параметров синхронизации сигналов и погрешностей за счет бортовой аппаратуры КА, обеспечивающей формирование и излучение навигационных сигналов без учета погрешностей распространения сигналов в ионосфере и тропосфере, многолучевости и аппаратурных погрешностей приемника. В соответствии с разработанной АО «ИСС» и утвержденной Минобороны и Роскосмосом упомянутой ПОПТЭХ точность навигационного поля (СКО) в такой трактовке поэтапно должна быть улучшена до 1 м в плане и 1,5 м по высоте, а точность привязки системного времени к шкале Госэталона (UTC RU) - до 6 не (миллиардных долей секунды).
Такие высокие требования к точностным характеристикам навигационно-временного поля, образуемого орбитальной структурой системы, его глобальности, непрерывности, доступности и целостности, а также принятый способ навигационных определений по радиосигналам всех радиовидимых (но не менее четырех спутников) определили целый перечень проблемных вопросов, которые были решены в ходе разработки и летных испытаний системы. В основном все эти проблемные вопросы были обусловлены высокой (единицы метров) точностью определения и прогнозирования орбитальных параметров (эфемерид) и наносекундной точностью синхронизации бортовых шкал времени с системной шкалой и соответственно между собой.
Летно-конструкторские испытания навигационной системы начались запуском КА «Глонасс» в составе
229


Развитие отечественных автоматических КА в 1980-е гг.
9
£>.*>
Средства выведения PH «Протон-К» с РБ 11С861 (доработанным)
Импульс закрепления на целевой орбите (второе включение МД РБ)
ко О-
Отделение КА
PH «Протон-К» с РБ 11С861 (доработанным) обеспечивают выведение полезной нагрузки:
• масса полезной нагрузки, кг 5150 + 100;
• зона полезного груза:
• цилиндрическая часть:
диаметр, мм 3880;
высота, мм 6720;
• коническая часть:
диаметр стыковки с цилиндром, мм 3880;
высота, мм 2112
верхний диаметр, мм 2314
+ погрешности выведения с вероятностью Р^ * 0,955:
• по периоду обращения, с 100
• по наклонению, мин 6
• по эксцентриситету, с 0,002;
• по долготе восходящего узла, мин 10
Целевая орбита
высота - 200 км наклонение - 64,8'
Импульс формирования переходной орбиты (первое включение МД РБ)
Время от КП
Щ
ОТДЕЛЕНИЕ КА от РБ
ВЫКЛЮЧЕНИЕ МД РБ II ВКЛЮЧЕНИЕ МД РБ
ВЫКЛЮЧЕНИЕ МД РБ I ВКЛЮЧЕНИЕ МД РБ
ОТДЕЛЕНИЕ III ступени
ОТДЕЛЕНИЕ II ступени
СБРОС ГОЛОВНОГО ОБТЕКАТЕЛЯ
ОТДЕЛЕНИЕ I ступени КОНТАКТ ПОДЪЁМА
КО
КП
3 ч 44 мин 46 С
3 ч 44 мин 31 С 3 ч 42 мин 18 С
55 мин 06 с 49 мин 20 с
593 с
338 с
198 С
127 с 00 с
Схема и средства группового и одиночного выведения навигационных КА «Глонасс»
230


Глава 5
Средства выведения PH “Союз-2” с РБ “Фрегат
PH «Союз-2» с РБ «Фрегат» обеспечивают выведение полезной нагрузки:
• масса полезной нагрузки, кг 1600;
• зона полезного груза:
• цилиндрическая часть:
диаметр, мм 3420;
высота, мм 3424;
• коническая часть:
диаметр стыковки с цилиндром, мм 3420;
высота, мм 1493
верхний диаметр, мм 2370
• погрешности выведения с вероятностью Р^ = 0,9789:
• по периоду обращения, с 100
• по наклонению, мин 4
• по эксцентриситету, с 0,001
• по долготе восходящего узла, мин 8
231


Развитие отечественных автоматических КА в 1980-е гг.
блока из КА 11Л («Космос-1413») и двух габаритновесовых макетов («Космос-1414», «Космос-1415») ракетой-носителем УР-500К «Протон» с РБ «ДМ» 12 октября 1982 г. В ходе ЯКИ этого КА был выявлен и до очередного запуска уже двух КА «Глонасс» (№ 12Л и № 13Л) устранен ряд конструктивных и технологических недоработок.
Летные испытания системы ГЛОНАСС проходили в течение довольно длительного времени - с октября 1982 г. до августа 1991 г. Объяснялось это как очень большой номенклатурой и объемом программ испытаний, совершенствованием и вводом в ходе ЛИ новых наземных средств и их математического обеспечения, так и необходимостью решения постоянно возникающих вопросов и проблем, о существовании которых разработчики при проектировании даже не подозревали. Все это приводило к доработкам и проведению повторных испытаний как по отдельным частным программам, так и в целом по программе ЛИ системы.
Одной из центральных задач летных испытаний являлось обеспечение радионавигационными сигналами пусков морских баллистических ракет РСМ-54 (Р-29РМ) комплекса РО Д-9РМ, разработанного КБ машиностроения (ныне ГРЦ им. академика В.П.Макеева),
Пуск МБР Р-29РМ с РПК СН проекта 667БДРМ
также проходящих тогда летные испытания. Всего с 30 ноября 1983 г. по 26 декабря 1984 г. в режиме визирования навигационных спутников ракетами в полете произведено 18 пусков ракет РСМ-54:17 одиночных и 1 залповый с наземного стенда и с двух ракетных подводных крейсеров стратегического назначения. Решения по проведению каждого пуска принимались Государственной комиссией под председательством вице-адмирала ОДБобырева, которой докладывалось о готовности к пуску каждой из систем, входящих в комплекс РО Д-9РМ или обеспечивающих его работу, с обязательным оставлением автографа соответствующим представителем в Полетном задании на очередной пуск.
Применение в МБР Р-29 РМ высокоточного астро- радиоинерциального режима, использующего наряду с результатами визирования навигационных звезд информацию от спутников системы ГЛОНАСС, привело к улучшению точности стрельбы в 2,5-3 раза, что позволило морской ракете впервые сравняться по точности стрельбы с межконтинентальными БР наземного базирования.
Этап летно-конструкторских испытаний системы ГЛОНАСС завершился в 1987 г., документы по результатам ЛКИ утверждены председателем комиссии Г.С.Титовым (Акт Госкомиссии о переходе к зачетным испытаниям) и техническим руководителем летных испытаний М.Ф.Решетневым (Итоговый отчет) в I квартале 1988 г.
К середине 1989 г. орбитальная группировка системы «Ураган» насчитывала десять функционирующих КА «Глонасс», и в октябре 1989 г. председателем ГОГУ генерал-майором Б.Н.Крыловым и ее техническим руководителем Ю.М.Князькиным, одним из заместителей Генерального конструктора М.Ф.Решетнева, был подписан акт-отчет ГОГУ о завершении этапа зачетных испытаний. К акту-отчету прилагался «План мероприятий по устранению замечаний» из 88 пунктов, выполнение которого затянулось до середины 1991 г. Акт Государственной комиссии о завершении обоих этапов летных испытаний и представлении системы к принятию на вооружение был подписан Государственной комиссией в августе 1991 г.
В связи с последовавшими в то же время деструктивными событиями в стране система ГЛОНАСС в составе 12 спутников только в сентябре 1993 г. распоряжением № 658-рпс Президента РФ была принята в эксплуатацию с характеристиками и в составе, оговоренными документом «Основные ТТХ и состав системы «Ураган», предъявляемой на зачетные испытания и к сдаче на вооружение», утвержденным начальником Генштаба ВС СССР и министрами общего машиностроения и радиопромышленности. Из всех
232


Глава 5
предусмотренных распоряжением президента мероприятий по развертыванию орбитальных и наземных средств, а также серийному производству навигационной аппаратуры потребителей было выполнено только одно: к февралю 1996 г. орбитальная группировка системы была развернута до полного состава (двадцать четыре работающих космических аппарата и один в орбитальном резерве).
СОЗДАНИЕ ВЫСОКОЭЛЛИПТИЧЕСКИХ КА СПЕЦИАЛЬНОЙ СВЯЗИ
Космический аппарат «Молния-1 Т»
Продолжающаяся достаточно успешная многолетняя эксплуатация многоспутниковых группировок на высоких эллиптических орбитах в 1980-е гг. привела к необходимости восполнения КС при сохранении старых принципов их построения и при ограниченных затратах, но с дальнейшим наращиванием функциональных возможностей спутников, их экономичности и интегрального выходного эффекта (информационной отдачи). Эту задачу НПО ПМ решало на основе разработки КА «Молния-1Т», оптимально сочетающего в себе надежность и экономичность ранее апробированных решений на КА «Молния» и разумную новизну.
2 апреля 1983 г. с космодрома Байконур был запущен первый спутник типа «Молния-1Т». С ноября 1983 г. по февраль 2004 г. запуски этих КА производились с Плесецка. В1987 г. КА «Молния-1Т» был принят в эксплуатацию в составе КС ведомственной связи, и эта система поддерживалась в эксплуатации до прихода на смену спутникам «Молния-1 Т» более совершенных космических аппаратов НПО ПМ. Эксплуатация спутниковых систем на ВЭО сопровождалась огром¬
ным количеством любопытных и поучительных эпизодов. На спутниках типа «Молния» многому научились несколько поколений специалистов НПО ПМ и других предприятий. Всего в НПО ПМ было изготовлено 94 КА типа «Молния-1», 89 запущено, 2 аппарата (№ 30 и № 40) были переданы в учебные заведения в качестве учебных образцов. КА № 60 был утрачен при пуске из- за отказа PH, два космических аппарата (№11 и № 15) объявлены как спутники серии «Космос».
Демонстрационные образцы (макеты) КА «Молния» присутствовали в различных ведомственных закрытых экспозициях, например на постоянной площадке в Сетуни, ежегодно обновляемых выставках «Прогресс», на предприятиях и в организациях. В то же время сибирские «Молнии» неоднократно демонстрировались публично: на ВДНХ, в музее Калуги, в других экспозициях, включая обновленную современную действующую экспозицию Центрального музея связи в Санкт- Петербурге, а также в главном корпусе Сибирского федерального университета в Красноярске.
КА ПЕРСОНАЛЬНОЙ СВЯЗИ ТРЕТЬЕГО ПОКОЛЕНИЯ НА НИЗКИХ ОРБИТАХ
Создание низкоорбитального КК специальной связи «Стрела-3»
Основные отличия новых КА третьего поколения от предшественников: немногим большая масса, постоянная ориентация оси корпуса на Землю, большая эффективность использования излучаемого сигнала, новые бортовые антенны и др. Для КА были созданы оригинальные раскрывающиеся спиральные антенны ДЦВ-диапазона, разработана конструкция штанг для приведения этих антенн из стартового в рабочее поло¬
КА «Молния-1 Т» КА «Стрела» третьего поколения
233


Развитие отечественных автоматических КА в 1980-е гг.
жение. При разработке нового спутника встала задача по созданию системы ориентации с небольшими габаритами, с отсутствием энергопотребления в основном режиме работы, с другими качественными характеристиками. Простым масштабированием системы ориентации второго поколения эта задача не решалась.
15 января 1985 г. орбитальная группировка новых КА начала функционировать в результате группового запуска на орбиту шести космических аппаратов: «Кос- мос-1617»,... «Космос-1622». В1991 г. система на базе КА типа «Стрела» третьего поколения была принята в эксплуатацию.
Натурные испытания и эксплуатация системы третьего поколения (свыше 130 КА), из которых создавались соответствующие космические группировки, показали высокое качество данной разработки. В дальнейшем спутниковая система формировалась по ведомственному принципу и состояла из двух орбитальных группировок, автономно функционирующих в двух плоскостях, восходящие узлы которых отстоят на 90 °. Одна из них эксплуатировалась около 20 лет до прихода на смену спутников персональной связи нового поколения. Первый запуск КА новой модификации состоялся 25 декабря 2005 г. («Космос-2416»).
СОЗДАНИЕ ГЕОСТАЦИОНАРНОГО КА РЕТРАНСЛЯЦИИ ИНФОРМАЦИИ «ЛУЧ»
ДЛЯ ГЛОБАЛЬНОЙ КОСМИЧЕСКОЙ КОМАНДНО-РЕТРАНСЛЯЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
В 1977 г. началась разработка принципиально нового КА-ретранслятора «Луч», который создавался по инициативе НПО ПМ и предназначался для расширения круга пользователей ГККРС в дополнение к КА «Поток» за счет использования новых L- и Ки-диапазонов. КА «Луч» создавался в интересах Космических войск и ВМФ. Предполагалось, что в перспективе КА «Луч» в составе КИК будет использоваться для управления всей развивающейся отечественной орбитальной группировкой в режимах, близких к реальному времени. На первом этапе ставились основные задачи: ретрансляция телевизионной информации и обмен данными станции «Мир» с ЦУПом, обеспечение двусторонней связи с орбитальным кораблем многоразового использования «Буран», с КА «Союз», «Прогресс» и РБ (межорбитальными буксирами), двусторонний обмен видеоинформацией, оперативная организация персональной телефонной связи.
КА «Луч» функционально входил в состав Спутниковой системы контроля и управления пилотируемыми космическими комплексами, что позволяло обеспечить
радиосвязь в течение 80-90 % их полетного времени. «Луч» предназначался также для организации более современных услуг персональной спутниковой связи.
Важнейшие особенности КА «Луч» - многоствольный многодиапазонный бортовой ретранслятор, блок крупногабаритных раскрываемых антенных систем, обеспечивающих высокие энергетические характеристики линий связи, наведения лучей в любую точку зоны радиовидимости. КА «Луч» имеет три ретранслятора. БРТК формирует радиолинии ТВ-информации и телефонной связи, а также магистральную радиолинию. На КА «Луч» установлены параболические двухзеркальные антенны диаметром 3 и 1,6 м в Ки-диапазоне, однозеркальные диаметром 4,5 м в ДМ-диапазоне (складной конструкции) и 0,6 м в СМ-диапазоне.
В состав БКУ введена быстродействующая БЦВМ, которая позволяла реализовывать гибкие и сложные алгоритмы управления КА в целом и его бортовыми антеннами, обеспечивая автономность функционирования КА. Впервые в состав бортовых систем была введена система поворота антенн, используемая для прецизионного механического наведения на абонентские земные станции радиолучей антенн ретранслятора с высокой точностью. Этим спутник обеспечивал высокоскоростную передачу информации на абонентские земные станции с антеннами малого диаметра - до 0,8 м. В конструкции КА «Луч» заложено много новых решений в области механики и спутникостроения.
Большую роль сыграла удачная компоновка и взаимная увязка всех элементов платформы и инновационной полезной нагрузки. Если создание КА «Поток» в истории НПО ПМ было переломным в части электроники и радиотехники, то конструкция КА «Луч» явилась особым достижением также в части крупногабаритных раскрываемых антенн, механических систем и электромеханики.
Особенно сложными и трудоемкими при создании КА «Луч» были разработка антенного блока и механических систем, а затем их экспериментальная отработка. При разработке необходимо было компактно разместить на КА крупногабаритные параболические антенны как в стартовом положении (в сложенном виде для размещения на ракете под обтекателем), так и в рабочем раскрытом положении. Требовалось, чтобы СБ и антенны на орбите не затеняли друг друга и были разнесены от корпуса КА. В результате раскрытые панели СБ были отнесены от корпуса на расстояние 2-2,5 м. В свою очередь, антенны диаметрами 1,5,3 и 4,5 м при раскрытии также отодвигались на несколько метров в разных плоскостях.
Потребовался большой объем проектной проработки и экспериментальной отработки. Было последовательно выпущено три комплекта проектных докумен-
234


Глава 5
КА «Луч»
тов, пока не был найден облик ПН, вписывающейся в ограничения. Применение антенн Ku-диапазона большого диаметра потребовало разработки принципиально новой для отечественной техники системы прецизионного наведения антенн на основе методологии реализации т.н. точностного бюджета. Необходимость компактной укладки больших антенн в стартовом положении потребовала не только конструктивных ухищрений, но и создания технологий, организации новых производств для формирования поверхностей антенн из металлического сетеполотна. С использованием опыта Института материаловедения АН УССР (г. Киев) на базе Московского текстильного института была организована отраслевая лаборатория, оснащенная современными станками из Германии, на текстильном комбинате в Абакане организовали серийное произ-
Уникальный натурный образец КА «Луч», который не был запущен на орбиту, по просьбе министра связи Л Д.Реймана был передан НПО ПМ в Центральный музей связи России в Санкт-Петербурге
235


Развитие отечественных автоматических КА в 1980-е гг.
водство сетки для всей отрасли. Проблемы возникали и в связи со сложной логикой приведения из сложенного состояния в рабочее положение параболической антенны диаметром 4,5 м. Они была успешно решены после тщательной проработки и гарантированной увязки скорости раскрытия штанги и скорости работы механического блока системы поворота антенн. Не меньшие сложности были и с отработкой антенны диаметром 3 м с радиопеленгатором, которую поместили в зону полезного груза под обтекатель. Облучатель антенны Ku-диапазона разработал РНИИ КП. Первые образцы волноводной системы были изготовлены из алюминиевых труб методом гибки и сварки. Для этого завод освоил технологию осаждения никеля на вытравливаемую оправку.
25 октября 1985 г. первый КА «Луч» был выведен на ГСО. В процессе летных испытаний были подтверждены высокие технические и эксплуатационные характеристики спутника. В середине трудных для страны 1990-х гг. орбитальная группировка ГККРС включала два спутника-ретранслятора «Поток», один «Луч» и один «Луч-2». Они обеспечивали практически постоянный обмен специнформацией, а также круглосуточную связь с ОК «Мир». К 2001 г. орбитальную группировку представляли уже лишь два космических аппарата «Поток», а затем - один КА «Поток». Естественно, для пилотируемых полетов это было возвращение в «до- информационную эру» и означало существенное снижение научной отдачи от полетов.
СОЗДАНИЕ ГЕОСТАЦИОНАРНОГО КА НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ТЕЛЕВЕЩАНИЯ «ЭКРАН-М»
Для повышения технических и эксплуатационных характеристик первой действующей спутниковой системы НТВ в 1984-1987 гг. НПО ПМ была проведена модернизация КА «Экран»: создан фактически новый КА «Экран-М», который 27 декабря 1987 г. был запущен в рабочую орбитальную позицию 99 °в.д. КА «Экран-М» прежде всего отличался тем, что был оснащен двуствольным ретранслятором. Для обеспечения большего ресурса и работы ретранслятора потребовалось повышение энерговооруженности КА. К панелям СБ были добавлены створки общей площадью 10 м2, а также заменены аккумуляторные батареи на более мощные и надежные никель-водородные батареи разработки АО «Сатурн». Для КА внедрена разработанная АО «НПЦ «Полюс» структурная схема СЭП с последовательным регулированием напряжения солнечных батарей.
КА «Экран-М»
Для расширения зоны вещания на европейскую часть СССР и прилегающих государств необходим был КА, работающий в международнопризнанном диапазоне. В традициях НПО ПМ было стремление ставить как можно выше планку своих разработок. И тогда тоже была предпринята попытка решить задачу-максимум. НПО ПМ попыталось создать мощный КА для задач НТВ под названием «Геликон». Средством выведения его должна была стать PH «Протон» с новым высокоэнер- гетичным кислородо-водородным разгонным блоком. Не дождавшись этого разгонного блока, спустя 15 лет в НПО ПМ приняли решение перепроектировать КА с минимизацией целевых задач и максимальным использованием задела по существующим средствам выведения.
Всего за 1987-2001 гг. на орбиту было запущено четыре спутника «Экран-М», последний из которых (№ 18) продолжал работать и в 2009 г. При заданном сроке службы 3 года и заданной вероятности безотказной работы 0,6 фактический средний срок службы на орбите на этих спутников составил 6,4 года (максимально достигнутый - более 8 лет), а вероятность безотказной работы - 0,8.
СОЗДАНИЕ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ГЕОСТАЦИОНАРНЫХ КА СПЕЦИАЛЬНОЙ СВЯЗИ «РАДУГА-1», «РАДУГА-1 М» ДЛЯ ЕДИНОЙ СПУТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ СВЯЗИ - 2
Спутниковая система ЕССС, сформированная первоначально на базе спутников НПО ПМ «Радуга», получила свое развитие в новых спутниках «Радуга-1» разработки НПО ПМ, созданных в тесной кооперации
236


Глава 5
с ПО «Полет» (г. Омск), которому в связи с перегруженностью НПО ПМ было поручено изготовление этих космических аппаратов. Важное достоинство КА «Ра- дуга-1»- возможность передачи значительно больших объемов информации по большему числу ретрансляционных стволов и использование бортовой обработки сигналов. За рубежом, как и у нас, тенденция внедрения бортовой обработки сигналов и информации проявлялась в спутниковых системах телекоммуникаций давно, но до середины 1990-х гг. бортовая обработка использовалась в относительно узких целях: цифровая обработка для управления бортовыми системами стала постепенно применяться после появления относительно недорогих, надежных и компактных бортовых процессоров, а целевая обработка сигналов в модулях ПН проводилась только на КА военной связи. С учетом мировых тенденций в МНИИРС был создан для отечественных спутников ряд блоков бортовой обработки
сигналов. Согласно официальным данным, позднее ГУП НПЦ «Вигстар» (дочернее предприятие МНИРТИ) разработало ВЦП третьего поколения, в которых использовалась элементная база высокой степени интеграции с т.н. технологией ДОРА. Разработчик технологической базы для производства современных БЦП - НИИ «Аргон», изготовитель - НПО «Рубикон-инно- вация». Новые технологические решения позволили уменьшить массу, габариты, энергопотребление БЦП на порядок. Эти технологии имеют хорошую перспективу применения и на коммерческих спутниках связи.
Первый КА типа «Радуга-1» был запущен с космодрома Байконур 22 июня 1989 г. Всего в 1989-2009 гг. было создано и запущено на ГСО восемь космических аппаратов этого типа. Дальнейшее развитие и обновление группировка получила за счет запусков новых КА «Радуга-1 М».
Дальнейшее развитие системы связи, поддерживаемые в эксплуатации с середины 1970-х гг. спутниками НПО ПМ «Радуга» и «Радуга-1», получили в 2007 г. С космодрома Байконур с помощью PH «Протон» 9 декабря 2007 г. осуществлен запуск спутника «Радуга-1 М» со сроком службы 10 лет. Новый спутник НПО ПМ имеет массу около 2600 кг, он оснащен современной многоствольной ретрансляционной аппаратурой, работающей в сантиметровом и дециметровом диапазонах волн, что позволяет устанавливать надежную связь с подвижными станциями, особенно важную в местах удаленных, труднодоступных горных районах. Спутник «Радуга-1 М» создан на базе модернизированной платформы «Экспресс-АМ». Спутник прошел летные испытания, которые необходимы для отработки новых технических решений, создания надежных спутников с длительным сроком службы. Группировка спутников «Радуга-1 М» пополнилась космическими аппаратами № 2 (28 января 2010 г.) и № 3 (12 ноября 2013 г.).
237


Развитие отечественных автоматических КА в 1980-е гг.
?Я.Ахмемс&, Я.Н.Анишкай, А.Ъ.Стораж
АО «РКЦ «Прогресс»
КОСМИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ КАРТОГРАФИИ, ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО ВИДОВОГО НАБЛЮДЕНИЯ И СОЦИАЛЬНО- ЭКОНОМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ
КА ОБЗОРНОГО ФОТОНАБЛЮДЕНИЯ И КАРТОГРАФИРОВАНИЯ
Космический аппарат «Янтарь-1 КФТ»
Опыт эксплуатации первых космических систем наблюдения привел к необходимости разделения функций детального и обзорного наблюдения. Обзорные системы с широкой полосой захвата использовались для просмотра обширных участков местности с целью поиска нужных объектов, которые в дальнейшем подвергались детальной съемке при относительно небольшой полосе захвата, но с высоким разрешением.
В1968 г. в филиале № 3 начал разрабатываться космический комплекс обзорного фотонаблюдения и картографирования второго поколения «Янтарь-1 КФТ». К первому поколению картографических аппаратов относится КА «Зенит-4МТ», первый запуск которого состоялся в 1971 г., а в 1976 г. он был принят в эксплуатацию.
Чтобы ускорить создание нового топографического КА, было предложено создавать его все на той же базе спутника «Янтарь-2К», но с установкой на него спускаемого аппарата от КА типа «Зенит». Проект оказался достаточно простым и привлекательным, т.к. использовались уже отработанные элементы и целые отсеки КА. Так в 1972 г. появился проект комплекса «Янтарь-1 КФТ». Первый запуск 18 февраля 1981 г. «Янтаря-1 КФТ» («Космос-1370») достиг плановой продолжительности полета. После его полета прекратились запуски топографических спутников первого поколения. В том же году «Янтарь-1 КФТ» был принят в эксплуатацию. Летные испытания комплекса проходили с 1981 по 1986 г. Испытания показали, что «комплекс может быть эффективно использован при составлении топографических и специальных карт местности». В июле 1987 г., после седьмого запуска, комплекс был принят в штатную эксплуатацию.
С 1981 по 1993 г. ежегодно запускался как минимум один аппарат. Конструктивно КА «Янтарь-1 КФТ»
Общий вид КА «Янтарь-1 КФТ». Период эксплуатации - 1981-2005 гг. Всего запущен 21 космический аппарат
состоял из агрегатного отсека конической формы, в котором расположена двигательная установка, конического приборного отсека с блоками служебных систем КА, СА сферической формы, где стоит целевая фотоаппаратура, и навесного отсека, внутри которого стоит панорамная фотоаппаратура, а снаружи - две панели солнечных батарей.
Модернизация космического аппарата «Янтарь-1 КФТ»
С целью создания более высокоточных топографических карт в 1985 г. было решено приступить к разработке нового топографического комплекса. Специалистами ЦСКБ были просчитаны основные выходные характеристики и определены требования к спец- аппаратуре. На разработку специальной аппаратуры, в состав которой вошли топографическая аппаратура «Яшма» (разработчик - БелОМО), панорамная аппаратура «Топаз-М» (разработчик - КМЗ) и лазерный высотомер (разработчик - НИИ ПП), предприятиям-раз- работчикам были выданы технические задания.
Доработка панорамной аппаратуры «Топаз-М» велась в направлении улучшения характеристик используемого ранее объектива и применения новой фотопленки с улучшенными характеристиками. Измерения высоты, проводимые лазерным высотомером, должны были проходить с большей частотой и более высокой точностью.
Повысить точность измерений топографического снимка в аппаратуре «Яшма» было предложено за счет увеличения формата снимка, а также увеличения продольного перекрытия и кратности фотографирования. Но основным недостатком фотографирования с увеличенным перекрытием является значительное увеличение расхода фотопленки. С целью экономии фотопленки специалисты БелОМО и ЦСКБ предложили оригинальную схему экспонирования на периферийные зоны кадра. Схема была отработана на конструкторском образце топографического аппарата.
238


Глава 5
Космические комплексы оптико-электронного наблюдения «Янтарь-4КС1» и «Янтарь-4КС1М»
Главными недостатками систем фотонаблюдения являются ограниченный и невосполнимый запас фотопленки на борту КА и низкая оперативность доставки информации (2-5 сут.). В 1970-е гг. в НИИ Микроприборов сформировалась команда талантливых электронщиков (Б.И.Седунов, В.И.Карасев, П.Н.Возьмилов, К.Ш.Еникеева и др.), которая не участвовала непосредственно в осуществляемой программе, но упорно искала пути приложения своих знаний. В это время в электронике появилось направление, получившее название «функциональная электроника». Группа специалистов стала усиленно пропагандировать это направление и искать области его использования. В поле зрения их попал прибор, который получил название «прибор с зарядовой связью». Это многоэлементная структура в виде линейки или матрицы с электронной (емкостной) связью между элементами. Здесь следует обратить внимание, что в названии этого прибора его функциональное назначение определено словом «связь», т.е. попросту коммутация. Вот это-то свойство прибора и позволило приступить к решению проблемы создания эффективных оперативных космических систем наблюдения. То, что каждый элемент ПЗС-структуры работал и как оптико-электронный преобразователь, не было главным. Телевизионные трубки (видиконы) тоже были неплохими оптико-электронными преобразователями, но для космических систем наблюдения необходимо, чтобы в строке изображения было несколько десятков, а то и сотен тысяч чувствительных элементов, что невозможно было реализовать на старых принципах.
О новом подходе главный конструктор НПО «Элае» Г.Я.Гуськов рассказал генеральному конструктору ЦСКБ Д.И.Козлову. Уже на полигоне Плесецк при проведении очередного запуска космического аппарата «Янтарь-2К» три руководителя, ответственные за успехи космической программы дистанционного зондирования Земли в стране (генеральный конструктор ЦСКБ Д.И.Козлов, главный конструктор НПО «Элае» Г.Я.Гуськов и генеральный конструктор ЦКБ КМЗ
В.В.Некрасов) выдвинули идею создания экспериментального канала оптико-электронного преобразования изображения в цифровую форму и оперативной передачи этой информации на Землю по радиоканалу с дальнейшим восстановлением изображения наземными средствами обработки. Идею облекли в краткую докладную записку и, по возвращении в Москву, сделали доклад министру обороны СССР Д.Ф.Устинову. Устинов идею поддержал, но сказал, что нужно не экспериментировать, а создавать полноценный космиче¬
ский комплекс, что обеспечит высокую ответственность и обязательность исполнителей. Так родился проект «Янтарь-4КС1» - первый в нашей стране комплекс оптико-электронного наблюдения с передачей видеоинформации в масштабе времени, близком к реальному, через геостационарный спутник-ретранслятор.
При этом, реализуя оптико-электронный способ получения видовой информации земной поверхности из космоса с использованием на борту КА приемников изображения на базе ПЗС-структур, а также передачу видовой информации в цифровом виде по радиоканалу с использованием геостационарного спутника- ретранслятора «Гейзер», впервые в отечественной практике КА «Янтарь-4КС1» обладал разрешающей способностью обзорного уровня, что позволяло решать поставленные перед комплексом задачи обзорного наблюдения. Эти КА были разработаны во второй половине 1970-х гг. в ЦСКБ и производились на заводе «Прогресс».
Для ускорения создания КА оптико-электронного наблюдения в ЦСКБ было предложено использовать в качестве конструктивно-аппаратурной базы для него спутник КА «Янтарь-2К». Это сразу же и решало проблему запуска на PH «Союз-У».
Принципиально новой проблемой при создании КА ОЭН явились разработки не только собственно оптико-электронных преобразователей на ПЗС-структурах, которых в то время еще и не было, но и создание широкополосной линии связи для сброса информации на Землю. Необходимо было создавать две радиолинии: КА - СР «Гейзер» и СР «Гейзер» - наземный пункт приема информации. Решение этих проблем было обеспе-
КА «Янтарь-4КС1». Период эксплуатации -
1982-2000 гг. Всего запущено 24 космических аппарата
239


Развитие отечественных автоматических КА в 1980-е гг.
чено коллективом разработчиков НИИ Микроприборов (главный конструктор - Г.Я.Гуськов).
Широкополосная радиолиния «Спутник-Спутник» вообще создавалась впервые. Возникли жесточайшие требования к управлению взаимного наведения антенн спутников при узких диаграммах направленности. Проблема была решена только при использовании в качестве антенн активных фазированных решеток и специальных быстродействующих вычислителей, управляющих антенным полем, формирующим диаграмму направленности.
Первый запуск КА «Янтарь-4КС1» состоялся 28 декабря 1982 г. В ходе летных испытаний КА № 1 с матрицей с размером фоточувствительного элемента 30 х 39 мкм была показана правильность выбранных решений. С первых маршрутов было получено качественное изображение. Много усилий было затрачено на отработку методики экспонометрии.
Заказчиков не удовлетворяло линейное разрешение на местности. Недостаточный уровень разрешения и вызванные этим вопросы по дешифровочным свойствам информации не позволяли с достаточной степенью достоверности идентифицировать требуемые объекты наблюдения. ЦСКБ поставило перед НПО «Элае» и ЦКБ «Красногорский завод» задачу проведения модернизации аппаратуры «Жемчуг-20» и системы «Сплав» в следующих направлениях:
- установить телеобъектив «Актиний-4А» с увеличенным на -40 % фокусным расстоянием, позволяющий в тех же массогабаритных ограничениях, что и «Мезон-2А», разместить более длиннофокусную оптику;
- установить матрицы ПЗС с мелкоразмерными фо- точувствительными элементами (с размером элемента 21 х 24 мкм);
- равномерная шкала оцифровки аналогового видеосигнала должна быть заменена на неравномерную, позволяющую наибольшее количество уровней квантования видеосигнала размещать на наиболее интересующих элементах объектов наблюдения.
Кроме того, выявилась необходимость проведения наблюдения не только на световой части витка, но и на теневой. ЦСКБ приняло решение установить на КА «Янтарь-4КС1» аппаратуру наблюдения в инфракрасном диапазоне спектра, позволяющую проводить наблюдение на теневой части витка. Разработка аппаратуры наблюдения в инфракрасном диапазоне была поручена ГИПО (г. Казань) - ведущему предприятию в СССР по этой тематике.
Перечисленные мероприятия позволили существенно поднять уровень разрешения и дешифро- вочные свойства информации. Была также получена информация об объектах наблюдения в инфракрасном диапазоне. При этом пришлось поднять скорость
записи цифровой информации на бортовых магнитофонах. КА «Янтарь-4КС1» № 2 не изготавливался, т.к. сразу приступили к разработке и изготовлению КА «Янтарь-4КС1» № 3.
В соответствии с постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 467-167 от 1 июня 1983 г. Центральным специализированным конструкторским бюро Минобщемаша СССР (головной разработчик), совместно с предприятиями и организациями ведущих отраслей промышленности, разработан и внедрен в серийное производство не имеющий отечественных аналогов космический комплекс «Янтарь-4КС1М», предназначенный для оперативного получения детальной видеоинформации.
С точки зрения проектирования нового космического комплекса были выдвинуты довольно жесткие ограничения по массогабаритным характеристикам спутника в целом с целью использования серийной ракеты-носителя «Союз» в качестве средства выведения на орбиту. Другим ограничением являлась необходимость максимально возможного заимствования конструктивно-аппаратурной базы аппаратов типа «Янтарь» с целью максимального использования освоенной серийным заводом технической и технологической базы изготовления аппаратов данного типоразмера. Такой подход позволяет создать новый КА при значительном сокращении затрат на разработку, однако весьма ужесточает требования к проектированию.
Таким образом, перед разработчиками стояла довольно трудная задача выбора и оптимизации параметров специальной аппаратуры, выбора схемных решений, которые в полной мере обеспечивали бы требуемые целевые характеристики, а также удовлетворяли другим требованиями, предъявляемым Заказчиком к разработке.
КА «Янтарь-4КС1М» разрабатывался как модернизация КА «Янтарь-4КС1». ЦСКБ были предложены основные направления модернизации: повышение разрешения и улучшение дешифровочных свойств информации, а также внедрение новых методов сжатия цифровой информации, позволяющих значительно сократить объем передаваемой по радиолинии информации без ухудшения качества с последующим восстановлением ее на приемном пункте. Кроме того, изменился метод смены экспозиции с механического на электронный.
В КА «Янтарь-4КС1М» были установлены матрицы ПЗС с меньшим размером фоточувствительных элементов: по сравнению с КА «Янтарь-4КС1», размеры фоточувствительных элементов в матрицах ПЗС были уменьшены в 2,5 раза, что привело к существенному повышению разрешения получаемой информации.
240


Глава 5
Впервые было применено сжатие цифровой информации перед выдачей ее в подсистему формирования и накопления и подсистему радиосвязи. Была применена дифференциально-импульсная кодовая модуляция. Передавались не все 10 разрядов, а только несколько, в зависимости от принятого коэффициента сжатия. Информация полностью восстанавливалась на наземном пункте приема информации. Это позволило существенно увеличить объемы передаваемой информации и за счет этого существенно расширить ширину полосы захвата на местности, что позволило увеличить площадь наблюдаемых территорий.
Кроме того, отказались от регулировки экспозиции методом установки нейтральных светофильтров переменной плотности. Вместо этого ввели переменное количество строк накопления в матрицах ПЗС, т.е. принудительно отключались секции накопления в матрицах ПЗС. За счет этого изменялось время экспонирования и, соответственно, экспозиция.
Была также проведена модернизация аппаратуры инфракрасного наблюдения «Изумруд» в направлении повышения разрешения и улучшения чувствительности. На КА «Янтарь-4КС1М» была установлена аппаратура инфракрасного наблюдения «Изумруд-М», позволяющая получать информацию с разрешением, на 25 % лучшим, чем аппаратура «Изумруд». Кроме того, на треть была повышена температурная чувствительность. Эти меры позволили сделать выводы по результатам эксплуатации аппаратуры инфракрасного наблюдения в составе КА «Янтарь-4КС1 М» о возможности и целесообразности наблюдения в инфракрасном диапазоне из космоса. Также было получено экспериментальное подтверждение ТТХ аппаратуры инфракрасного наблюдения из космоса, позволяющих получать информацию инфракрасного диапазона с удовлетворяющими потребителей характеристиками.
Наряду с этим при создании комплекса «Янтарь- 4КС1М» был решен весьма важный вопрос об увеличении до полугода гарантированного срока функционирования КА на орбите, что более чем в 3 раза больше срока существования отечественных КА ДЗЗ, эксплуатировавшихся в то время. Этот вопрос актуален с точки зрения экономических и экологических проблем, т.к. непосредственно связан с количеством запускаемых КА.
В основу формирования облика КА «Янтарь-4КС1М» было положено использование вновь созданной и модернизированной специальной аппаратуры («Сплав-М» и «Родонит»), определяющей его целевые характеристики, в сочетании с наиболее эффективными модернизированными обеспечивающими системами, позволяющими в полной мере реализовать технические возможности специальной ап-
Общий вид КА «Янтарь-4КС1М»
паратуры. При этом был использован и принцип максимально возможного заимствования конструктивноаппаратурной базы КА «Янтарь-4КС1» с одновременным обеспечением новых требований к системам КА по ресурсу и надежности, вызванных обеспечением гарантированного срока существования аппарата до полугода. Максимальная преемственность в создании КА определялась, как уже было отмечено выше, прежде всего экономическими соображениями, а также необходимостью резкого сокращения сроков создания космического средства наблюдения нового поколения. В структурную схему КА «Янтарь-4КС1М» входят следующие основные комплексы и системы: специальная аппаратура, бортовой комплекс управления, бортовой энергетический комплекс, автономные и специальные системы.
Конструктивно-аппаратурная база «Янтарь» - полностью оригинальная разработка ЦСКБ - выдержала испытание временем. На ее основе созданы описанные выше космические аппараты фотографического детального и обзорного наблюдения с многократной доставкой информации в спускаемых аппаратах и малогабаритных капсулах, несколько модификаций космических аппаратов оптико-электронного типа с передачей информации через спутник-ретранслятор в масштабе времени, близком к реальному, картографический спутник и др. На конструктивно-аппаратурной базе «Янтарь» (обеспечивающей модуль и приборно-агрегатный отсек КА «Янтарь-1 КФТ») в 1990-е гг. на предприятии «ЦСКБ-Прогресс» был создан блок выведения «Икар».
Осуществлено шесть запусков этого блока выведения в составе с ракетой-носителем «Союз», обеспечивших выведение в космос 24 американских телекоммуникационных спутников «Глобалстар».
241


Развитие отечественных автоматических КА в 1980-е гг.
КА ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ
В начале 1970-х гг. ЦСКБ приступило к разработке оптико-фотографических космических средств дистанционного зондирования для исследования природных ресурсов Земли. Обращение к созданию подобных средств было связано с осознанием огромных
Монтаж и проверка спутника типа «Зенит» перед полетом
КА «Зенит-4МК». Период эксплуатации -
1969-1977 гг. Всего запущено 77 космических аппаратов
возможностей космической техники наблюдения за поверхностью Земли и наличием большого положительного опыта, связанного с разработкой национальных средств контроля, а также с пониманием необходимости внедрения достижений космической техники в народное хозяйство с целью повышения уровня его эффективности и частичного возврата огромных затрат государства на ее создание.
Разработка космических средств для ИПРЗ была связана с необходимостью решения определенных технических и организационных задач. Прежде всего это создание новой фотоаппаратуры, позволяющей осуществлять т.н. многозональную съемку, т.е. одновременную съемку одних и тех же участков земной поверхности в нескольких узких зонах спектра электромагнитного излучения на соответствующие фотопленки, выбор спектральных зон для многозональной космической съемки, оптимизация параметров космических фотографических систем, создание необходимого ряда эффективных светофильтров, а также методического аппарата для проведения соответствующих расчетов.
В то же время конструктивно-аппаратурная база существовавших космических комплексов специального назначения позволила рассмотреть возможность использования (после минимальной доработки) в их составе фотоаппаратуры для проведения цветной и спектрозональной фотосъемки в интересах отраслей народного хозяйства, а в дальнейшем - создание специальных спутников для дистанционного зондирования Земли и научного назначения.
Доработка серийных КА «Зенит-2М» для проведения цветной и спектрозональной съемки и разработка на базе КА «Зенит-2М» и «Зенит-4МК» нового спутника для многозонального фотографирования «Фрам» открыли новый, экспериментальный, этап в исследовании природных ресурсов Земли с помощью космических средств дистанционного зондирования - этап получения экспериментальных материалов для решения методических задач исследования природных ресурсов Земли с использованием космической техники, выявления технических возможностей и определения рациональных направлений дальнейшего развития методов и средств ИПРЗ из космоса в интересах народного хозяйства страны.
Спутник фотонаблюдения «Зенит-2М» н/х (эксплуатировался с 1974 по 1975 г., осуществлено два успешных полета), «Зенит-4МК» (эксплуатировался с 1969 по 1977 г., осуществлено 77 успешных полетов) и «Фрам» (эксплуатировался с 1975 по 1985 г., осуществлено 26 успешных полетов) в значительной степени обеспечили выполнение первоочередных требований к долговременной информации для целей ИПРЗ.
242


Глава 5
Космический комплекс «Зенит-2М» н/х
Космический комплекс «Зенит-2М» н/х был разработан на базе комплекса «Зенит-2М». Основные требования к комплексу, требования к конструкторской и эксплуатационной документации комплекса «Зенит-2М» были распространены на комплекс «Зенит-2М» н/х.
Фотографическая аппаратура КА «Зенит-2М» н/х была укомплектована черно-белой, цветной и спектрозональной фотопленками. В результате проведенных проработок на Красногорском механическом заводе совместно с Госцентром «Природа» была разработана методика юстировки фотоаппаратов КФА-1000 на спектрозональную фотопленку СН-8 и фотоаппаратов КАТЭ-200 на цветную пленку ЦН-3 с соответствующими светофильтрами.
Была успешно проделана сложная работа по выполнению сенситометрических расчетов, выбору режимов фотосъемки из космоса и фототехнической обработки полученных материалов. Трудности заключались в том, что в нашей стране опыта фотографирования из космоса с автоматических спутников на цветные и спектрозональные пленки не имелось.
По результатам проведенных с комплексами «Зенит-2М» н/х и «Фрам» работ был сделан вывод, что цели и задачи, поставленные перед комплексами программами летных испытаний и народно-хозяйственных исследований, полностью выполнены. Фотографическая информация на черно-белых многозональных, спектрозональных и цветных фотопленках с этих комплексов обеспечивает выполнение первоочередных требований по ИПРЗ в интересах различных отраслей народного хозяйства.
Успешно завершенные экспериментальные работы по созданию и летным испытаниям для целей ИПРЗ космических комплексов «Зенит-2М» н/х и «Фрам» подтвердили целесообразность дальнейших работ по созданию методов и технических средств дистанционного зондирования Земли.
Космическая подсистема «Ресурс-Ф»
В 1977 г. началась разработка космической подсистемы фотонаблюдения «Ресурс-Ф», целью которой являлось создание на базе КК «Зенит-2М» н/х и «Фрам» космических комплексов «Ресурс-Ф1» и «Ресурс-Ф2», предназначенных для проведения разномасштабных многозональных съемок поверхности Земли в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах спектра электромагнитного излучения с высоким (по тем временам) разрешением на местности и высокими геометрическими и фотометрическими характеристиками.
Космический комплекс «Ресурс-Ф1» предназначен для проведения синхронной многозональной спектрозональной и разномасштабной фотосъемки земной поверхности в интересах изучения природных ресурсов Земли и охраны окружающей среды, а также наук о Земле и международного сотрудничества. Получаемая с указанного КА фотоинформация обладала важными тактико-техническими свойствами, заложенными в спектрально-селектированных изображениях с различной степенью масштабной, геометрической и цветовой генерализации. Только в результате создания КА «Ресурс-Ф1» представилось возможным впервые одновременно получать разноаспектную и комплексную характеристику природных ресурсов Земли и охраны окружающей среды (ПРОС) на основе интегрального использования материалов съемки, которые в сочетании обладают принципиально новыми свойствами и информативностью.
Повышение эффективности параметров и дешиф- ровочных свойств съемок с КА «Ресурс-Ф1» достигнуто за счет применения фотоаппаратуры «Природа-4» (обеспечивающей разрешение на местности аппаратами СА-20 на черно-белой пленке 6-8 м, на спектрозональной пленке 10-12 м, аппаратами СА-34 на чернобелой пленке 20-30 м), созданной путем комплексиро-
КА «Зенит-2М». Период эксплуатации - 1968-1979 гг.
Всего запущено 102 космических аппарата
КА «Ресурс-Ф1». Период эксплуатации - 1979-1999 гг. Всего запущено 55 космических аппаратов
243


Развитие отечественных автоматических КА в 1980-е гг.
КА «Ресурс-Ф2». Период эксплуатации - 1979-1995 гг. Всего запущено 10 космических аппаратов
вания фотоаппаратов СА-20М, СА-34 и СА-33 с новой системой управления бортовым комплексом, новой конструктивно-компоновочной схемой КА, доработкой ряда систем КА. В фотоаппаратуре использованы, наряду с традиционными, новейшие типы отечественных светоприемников и оригинальные сочетания светофильтров.
При создании КА «Ресурс-Ф1» в целях максимального сокращения сроков разработки, летных испытаний, ввода в эксплуатацию и уменьшения затрат достигнута высокая степень унификации и использования разработанных и апробированных ранее решений, элементов, материалов, приборов.
Вторым этапом работ по созданию космической подсистемы фотонаблюдения «Ресурс-Ф» являлась разработка космического комплекса «Ресурс-Ф2», предназначенного для проведения разномасштабных многозональных съемок поверхности Земли в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах спектра электромагнитного излучения с высоким разрешением на местности, высокими геометрическими и фотометрическими характеристиками с помощью специально разработанной для этих целей принципиально новой фотоаппаратуры МК-4, обеспечивающей разрешение на местности на черно-белой пленке 9-12 м, на спектрозональной пленке -15-18 м.
Разрешение на местности, полученное с помощью многозональной съемки космическим аппаратом «Ресурс-Ф2», в 2-3 раза выше, чем разрешение многозональной информации КА «Ресурс-Ф1». Важнейшей особенностью спецаппаратуры КА «Ресурс-Ф2» являлась возможность обработки получаемой информации
в автоматическом режиме на цифровом уровне, что обеспечивалось регистрацией эталонного сенситометрического клина и высокими геометрическими параметрами съемочной системы.
Увеличение срока активного существования КА «Ресурс-Ф2» более чем в 2 раза, по сравнению со сроком активного существования КА «Ресурс-Ф1», позволило увеличить кратность покрытия территории полосой обзора до 2-3 раз. Следует отметить, что по параметру разрешения фотоаппаратура МК-4 превосходила зарубежные оперативные средства получения космической информации, применяемые в то время на станциях «Лэндсат-5» (США) и «Спот» (Франция), что обеспечивало ее конкурентоспособность на внешнем рынке.
За время эксплуатации космических комплексов «Ресурс-Ф1» (1979-1999 гг.) и «Ресурс-Ф2» (1987— 1995 гг.) было проведено несколько модернизаций этих изделий с целью улучшения их характеристик. Всего было осуществлено 63 полета этих космических комплексов с положительными результатами.
В 1980-е гг. разработка и изготовление космических аппаратов на предприятии осуществлялись под руководством и при участии Н.П.Родина,
A.А.Чижова, В.Н.Ментюкова, Б.А.Абрамова, А.В.Чечина,
B.С.Кандалова, А.В.Соллогуба, В.А.Капитонова, Я.А.Мостового.
КА «ФОТОН»
КА «Фотон» предназначен для проведения при орбитальном полете в условиях микротяжести (Ю МО^д) исследований в области космической технологии, биотехнологии, физики невесомости с целью получения опытных образцов материалов с новыми или улучшенными свойствами, получения очищенных лекарственных препаратов, оптических стекол и т.п. Образцы полученных материалов и специальное оборудование, созданное в КБ общего машиностроения, общей массой до 700 кг возвращаются на Землю в СА.
С 1985 г. по программе «Фотон» совершили полет 15 космических аппаратов. Начиная с КА № 5 в постановке экспериментов и обработке научной информации участвовали специалисты России, Франции, Германии и других стран Европейского космического агентства, США, Канады.
244


Глава 5
Л.АМакриденка, А.'&/1ор$уна&, А.Л^Чуркмя, 'НЮМльнма
АО «Корпорация «ВНИИЭМ»
КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ ЗЕМЛИ И ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА: СЕРИИ «МЕТЕОР-ПРИРОДА» И «РЕСУРС»
ПРОГРАММА ИЗУЧЕНИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ ЗЕМЛИ «МЕТЕОР - ПРИРОДА»
v.v /
С|'| II
Ш
КА «Метеор-Природа»
На основе результатов эксплуатации и учитывая зарубежный опыт, ВНИИЭМ с кооперацией в начале 1970-х гг. стал активно развивать новое направление космической техники ДЭЗ - исследование природных ресурсов Земли - и создал на базе КА «Метеор» также впервые в стране экспериментальную космическую систему ИПРЗ «Метеор - Природа». Отечественная программа ИПРЗ из космоса с помощью космических аппаратов «Метеор - Природа» началась в июне 1974 г. успешным запуском экспериментального КА «Метеор - Природа» № 1, оснащенного многозональной телевизионной аппаратурой.
Программа «Метеор - Природа» в дальнейшем развивалась как комплексная космическая программа, предусматривающая проведение экспериментальных работ по получению, передаче и обработке информации по исследованию Земли, атмосферы, околоземного космического пространства, а также экспериментов, направленных на дальнейшее усовершенствование КА для дистанционного зондирования.
Следует отметить, что для указанных целей на начальном этапе этих работ недостаточно иметь на КА только аппаратуру с высоким (50-80 м) разрешением и узкой (180-200 км) полосой обзора (пример - космический аппарат LandSat). Известно, что вероятность безоблачного наблюдения из космоса регионов, расположенных в средних широтах, составляет лишь 20-30 %, что приводит к фактической периодичности наблюдения одного и того же района не чаще, чем один раз в 1,5-2 месяца и не позволяет оперативно оценивать многие быстроменяющиеся параметры, интересующие потребителей информации ИПРЗ.
По указанным причинам, а также из-за технической сложности получения и передачи многозональной информации высокого разрешения во ВНИИЭМ, как головном разработчике КА ИПРЗ, была поставлена задача на первом этапе получить многозональные
снимки земной поверхности с достаточно большой обзорностью при относительно низком разрешении. Это позволило бы, с одной стороны, иметь возможность прослеживать состояние достаточно крупных природных объектов и динамику изменения кратковременных и сезонных явлений на больших территориях, а с другой - получить определенный опыт в использовании многозональной космической информации и определить требования к постоянно действующей космической системе изучения природных ресурсов Земли.
Программа «Метеор - Природа» в последующее (после 1974 г.) десятилетие прошла последовательно три этапа. Первые КА «Метеор - Природа» создавались на базе спутника первого поколения «Метеор» и выводились на такие же приполярные орбиты высотой 900 км и наклонением 82 °. На спутниках устанавливались научно-информационный радиотелевизионный комплекс, состоящий из многозональных сканеров малого (МСУ-М) и среднего (МСУ-С) разрешения, бортового запоминающего устройства и двух радиопередатчиков дециметрового (466 МГц) и метрового (137 МГц) диапазонов.
С запуском КА «Метеор - Природа» № 1 (9 июля 1974 г.) начала действовать отечественная эксплуатационно-экспериментальная космическая система изучения природных ресурсов Земли. На КА «Метеор - Природа» № 2 (15 мая 1976 г.) проводилась отработка отечественной экспериментальной аппаратуры для ведения непрерывного мониторинга радиационной обстановки в околоземном космическом пространстве, а также микроволновой, СВЧ-аппаратуры. Был проведен также международный эксперимент со спектрометром-интерферометром (Германская Демократическая Республика) для определения вертикального профиля температуры и содержания влаги в атмосфере. Впервые была получена и обработана измерительная информация для дистанционного зондирования атмосферы.
245


Развитие отечественных автоматических КА в 1980-е гг.
С 1977 г. последующие спутники выводились на солнечно-синхронную орбиту со средней высотой 650 км и наклонением 98 °. Таким образом, впервые появилась возможность получать многоспектральную видеоинформацию по одним и тем же районам земной поверхности в одинаковых условиях освещенности. В 1978 г. научно-информационный радиотелевизионный комплекс был принят в эксплуатацию (постановление правительства от 6 февраля 1978 г.), что дало возможность регулярно и оперативно обеспечивать многозональной информацией около 200 организаций различных министерств и ведомств.
Следующий этап развития программы ДЭЗ в интересах изучения природных ресурсов и мониторинга природной среды начался в 1980 г. 18 июня 1980 г. был запущен спутник следующего поколения, на котором, кроме штатного комплекса РТВК, были установлены два новых комплекса бортовой аппаратуры:
- бортовой информационный комплекс БИК-Э в составе многозонального (4-канального) сканера среднего разрешения с конической разверткой (МСУ-СК), многозонального сканера высокого разрешения с электронной разверткой (МСУ-Э), устройства сбора и формирования потока данных и цифрового радиопередающего устройства в диапазоне 466 МГц;
- экспериментальная система «Фрагмент» в составе 8-канального оптического сканера и цифрового радиопередающего устройства в диапазоне 1000 МГц.
Программа «Метеор - Природа» включала подготовку и запуск семи спутников, проведение исследований с использованием получаемых данных, прием, обработку и выдачу всем заинтересованным потребителям многозональных спутниковых изображений. На спутниках «Метеор - Природа» была осуществлена серия экспериментов по ДЗЗ, включая зондирование атмосферы и мониторинг околоземного пространства.
Для КА ИПРЗ первых этапов развития программы «Метеор - Природа» применительно к съемочной аппаратуре, имеющей пространственное разрешение 50 и 250 м и полосы обзора 200 и 600 км, выбирались орбиты высотой 600-800 км. При полосе обзора шириной 200 км и высоте круговой орбиты около 640 км период повторных наблюдений за одними и теми же районами земного шара должен составлять для экваториальных широт примерно 14 суток. Для средних широт, естественно, повторения будут чаще. Такие орбиты были названы кратными.
Для осмотра всего земного шара используются полярные и околополярные орбиты, плоскости которых наклонены к плоскости экватора под углом, близким к 90 °, т.к. только в этом случае осматриваются и полярные районы. Требование (желание) проводить измерения при одинаковых высотах Солнца исходит из
возможностей, которые предоставляют солнечно-синхронные орбиты, плоскость которых поворачивается (процессирует) синхронно с обращением Земли вокруг Солнца со скоростью около 1 ° в сутки. При этом орбитальная плоскость КА сохраняет постоянный угол к направлению Земля - Солнце. По отношению к плоскости экватора ССО наклонены на 98-100 °. Выведенный на такую орбиту КА проходит над одними и теми же широтами в одно и тоже местное солнечное время, т.е. при примерно одинаковых условиях освещенности. Местное время, когда производится наблюдение, устанавливается путем выбора необходимого угла между плоскостью орбиты и направлением на Солнце. При угле, равном нулю, КА проходит над наблюдаемым районом в местный полдень. С КА ИПРЗ целесообразно вести наблюдения в 9-11 ч по местному времени, т.е. в период минимальной облачности. Освоение ССО в СССР была впервые осуществлена при запуске КА «Метеор Природа» в июле 1977 г.
Большой интерес для решения задач ДЗЗ представляла установка не просто кратной орбиты, а такой, при которой трасса КА с заданной периодичностью проходит через определенный район, например, через тестовый (измерительный) полигон, где одновременно проводятся подспутниковые (самолетные и наземные) наблюдения с целью разработки единых методик интеграции космической информации. Пути решения такой задачи были отработаны в процессе эксперимента с КА «Метеор - Природа», осуществленного по программе «Болгария-1300», причем точность наведения трассы на нужный район составила 5-10 км при четырехсуточном периоде повторения наблюдений. В целях более оперативного обзора всей поверхности Земли или более частого наблюдения одних и тех же районов земной поверхности, создаются космические системы из нескольких КА. Для поддержания стабильности КС дистанционного зондирования используются КДУ.
Одним из важных результатов программы «Метеор - Природа» явились успешные летные испытания электрореактивных двигателей и отработка методик коррекции орбит. На этапе летных испытаний стационарных плазменных двигателей на ксеноне в 1972— 1975 гг. были отработаны принципиальные вопросы работоспособности таких двигателей в космосе, надежности, стабильности тяги, исследована их электромагнитная совместимость с электрорадиотехнически- ми системами КА, а также проведены различного вида корректирующие маневры.
Создана и отработана методика проведения оптимальных по времени и расходу электроэнергии различного типа коррекций, имевших целью получение т.н. кратных орбит (в одном из экспериментов была установлена кратная ССО с пятисуточным периодом повто¬
246


Глава 5
рения), а также создания специальных орбит в интересах ИПРЗ. При этом была реализована оптимальная стратегия определения участков включения КДУ.
Экспериментальные КА ИПРЗ, выведенные на орбиты в 1980 и 1981 гг., успешно эксплуатировались более четырех и трех лет соответственно, при этом получен весьма цейный опыт по разработке и созданию перспективных приборов для дистанционного зондирования. Для всех экспериментов с использованием КА «Метеор - Природа» характерна комплексность изучения как земной поверхности, так и атмосферы. Совместно с упомянутыми многозональными телевизионными приборами на КА «Метеор - Природа» испытывались в разных сочетаниях еще десять приборов, работающих в видимом, инфракрасном и микроволновом диапазонах спектра, а также восемь приборов для исследования корпускулярных излучений и других параметров космического пространства. Большинство из них испытывалось в космическом пространстве впервые.
КА «РЕСУРС-ОЭ», «РЕСУРС-01» №1И №2
Установка на космических аппаратах многозональных информационных приборов по первой в России программе исследований природных ресурсов Земли из космоса «Метеор - Природа» показала большую заинтересованность потребителей в прикладном использовании космических данных в интересах ряда отраслей народного хозяйства. С целью развития системы исследований природных ресурсов Земли из космоса в 1977 г. вышло постановление правительства, посвященное созданию в Советском Союзе космической системы «Ресурс», которым поэтапное развитие подсистемы оперативного наблюдения поверхности суши с КА «Ресурс-О» поручалось ВНИИЭМ. В рамках реализации этого постановления 18 июня 1980 г. на базе спутниковой платформы СП-I (разработка ВНИИЭМ) был создан и выведен на синхронно-солнечную орбиту экспериментальный КА «Ресурс-ОЭ». Целью создания КА было продолжение эксплуатации работавшей тогда системы «Метеор - Природа», для чего на нем был установлен радиотелевизионный комплекс и проводилась летная отработка новых, более совершенных, информационных приборов подсистемы «Ресурс-О».
Платформа СП-I обеспечила установку на КА «Ресурс-ОЭ» уникального комплекса новых информационно-измерительных средств получения многозональной космической информации высокого, среднего и малого разрешения, также было обеспечено его длительное функционирование. Проводилась одновременная съемка земной поверхности с помощью сканирующих устройств различного типа в 17 поддиапазонах спектра от 0,4 до 2,4 мкм с разрешением от 30
до 800 м в полосах обзора от 30 до 2000 км. Особый интерес представляла новая аппаратура КА.
Разработанная в ИКИ АН СССР в сотрудничестве с ВНИИЭМ и предприятием «Карл Цейс Йена» (ГДР) цифровая сканирующая система «Фрагмент» впервые в российской практике обеспечивала измерение спектральных энергетических яркостей природных образований в восьми спектральных интервалах с различной точностью, при измерениях использовались бортовые калибровочные и эталонные источники света. Задачей системы «Фрагмент» являлось получение в космосе и передача в реальном времени на Землю радиометрической видеоинформации о земной поверхности и отработка на ее основе принципов построения оперативной космической системы исследования природных ресурсов Земли в видимой и ИК-области спектра электромагнитных волн. В составе КА «Ресурс-ОЭ» система «Фрагмент» успешно проработала 4 года.
Система позволила впервые в стране обеспечить научные и народно-хозяйственные организации оперативной цифровой космической видеоинформацией высокого качества и радиометрической точности. Многолетняя эксплуатация системы «Фрагмент» подтвердила верность использованных при ее создании методических и технологических подходов к конструированию бортовых приборов, предназначенных для работы в открытом космосе и реализованных впоследствии при создании соответствующих систем для КА «Ресурс-О».
Большое количество многозональных изображений местности, полученных системой «Фрагмент» для разных районов и в разные сезоны, было успешно использовано отраслевыми специалистами для создания программно-алгоритмического обеспечения цифровой обработки изображений, отработки методики исследования Земли из космоса и для решения многих задач наук о Земле и хозяйственных отраслей. Обработка и тематическая интерпретация видеоинформации, полученной системой «Фрагмент», осуществлялись и в рамках программы «Интеркосмос» с привлечением широкой международной кооперации.
На космическом аппарате «Ресурс-ОЭ» был также установлен бортовой информационный комплекс БИК-Э, разработанный в РНИИ космического приборостроения (ныне АО «Российские космические системы») в составе:
- многозональное сканирующее устройство среднего разрешения (170 м) МСУ-СК с конической оптикомеханической разверткой;
- многозональное сканирующее устройство высокого разрешения (30 м) МСУ-Э с электронной разверткой, выполненное с использованием ПЗС- приемников;
247


Развитие отечественных автоматических КА в 1980-е гг.
- устройство преобразования и уплотнения информации;
- цифровое радиопередающее устройство в диапазоне 460-470 МГц.
Особо следует отметить прибор МСУ-Э, в котором впервые в мировой космической технике было применено электронное сканирование линеек с ПЗС-структурами, а полоса захвата в 50 км могла перемещаться в полосе обзора в 650 км за счет поворота приемного зеркала. В КА Spot этот принцип стал использоваться только в 1982 г. при запуске КА № 1. Также впервые в КА «Ресурс-ОЭ» был применен способ т.н. космической лупы, когда внутри широкой (650- 700 км) полосы просмотра сканера среднего разрешения можно было «досмотреть» узкую полосу в 50 км с повышенным в 3-4 раза разрешением, этот способ приобрел значительную популярность у потребителей и стал как бы визитной карточкой российских КА серии «Ресурс-01».
Продолжалась опытная эксплуатация космической системы «Метеор - Природа», в состав которой в 1980 г. вошел, по существу, КА «Ресурс-ОЭ», поскольку на нем, кроме экспериментальных приборов БИК-Э и «Фрагмент», был установлен телевизионный многозональный комплекс РТВК. Фактически до 1988 г. информация передавалась от двух КА. Это позволило получать обзор территории Советского Союза в среднем каждые 4-5 суток, в сотни научно-исследовательских организаций двадцати министерств и ведомств рассылались десятки тысяч дубль-негативов, фотографий и ортопланов многоспектральной телевизионной информации.
Наиболее эффективно эта информация использовалась в интересах гидрологии, морского флота, геологии и лесного хозяйства. С помощью информации РТВК в ясную погоду проводилась оценка ледовой обстановки на морях и океанах, в т.ч. картирование распределения и динамики движения ледовых полей, возраста и сплоченности льда, обнаружение свободных айсбергов и др. На основе этих оценок обеспечивалось проведение ряда важных народно-хозяйственных мероприятий. По снимкам РТВК проводились регулярные и оперативные оценки границ и динамики снежного покрова в горных и полуторных районах, гидрологического режима рек и других водных объектов, особенно в период паводков. Значительных результатов достигли специалисты лесного хозяйства, применявшие спектрозональную спутниковую информацию для обнаружения очагов лесных пожаров и контроля их распространения.
Многолетнее (более 8 лет) нормальное функционирование КА «Ресурс-ОЭ» в реальных условиях космического полета с уникальным комплексом информационной аппаратуры ДЗЗ подтвердило соответствие
параметров ориентации, стабилизации и других составляющих спутниковой платформы СП-I первого поколения для пространственных разрешений до 30-45 м, определенной радиометрической точности, тепловых параметров и качества электроэнергии КА. В состав платформы СП-I на КА «Ресурс-ОЭ» с целью отработки статических методов получения криогенных температур для глубокого охлаждения приемников излучения радиометров в дальнем (10-14 мкм) инфракрасном диапазоне был введен разработанный НИИЭМ радиационный холодильник. Впервые на низкоорбитальном КА, в условиях значительного теплопотока от Земли, были получены температуры 100-105 К.
Практическая эксплуатация космической подсистемы «Ресурс-01», в которой последовательно работали КА «Ресурс-ОЭ» (запуск 18 июня 1980 г.), «Ресурс-01» № 1 (запуск 3 октября 1985 г.) и «Ресурс-01» № 2 (запуск 20 апреля 1988 г.) продолжалась в течение 14 лет при среднем сроке службы КА более 5 лет.
КА «РЕСУРС-01» Ne 3 И No 4
Ко второй половине 1980-х гг. возникла необходимость серьезного усовершенствования спутниковых платформ для КА ДЗЗ с учетом мировых тенденций того времени. В рамках совершенствования гидрометеорологических и природно-ресурсных космических систем НПП ВНИИЭМ совместно с Истринским филиалом (ныне АО «НИИЭМ») создали спутниковую платформу второго поколения для КА ДЗЗ - СП-ll, получившую в дальнейшем наименование «Ресурс-УКП».
В платформе СП-ll при сохранении отработанных общих конструктивно-компоновочных и структурнофункциональных принципов реализован ряд технических новшеств и впервые достигнут высокий уровень унификации для решения многоцелевых задач с использованием российской и зарубежной аппаратуры. На базе усовершенствованной спутниковой платформы создавались космические аппараты нового поколения «Ресурс-01» № 3 и «Ресурс-01» № 4. Главным конструктором был назначен заместитель директора ВНИИЭМ Ю.В.Трифонов.
КА «Ресурс-01» № 3 был запущен 4 ноября 1994 г. и выведен впервые в мировой практике на широтно- стабилизированную по высоте орбиту в диапазон 663- 690 км. Включение в состав КА экспериментальной радиолинии сантиметрового диапазона создало условия применения сети для малых пунктов приема информации, установленных непосредственно у местных потребителей, позволив создать на их основе территориальные центры получения, обработки и использования данных ДЗЗ. С целью обеспечения функционирования этой сети с распределенным доступом ко всем данным
248


Глава 5
Ю.В.Трифонов.
Главный конструктор КА «Электро»,
КК для изучения природных ресурсов Земли с КА «Ресурс-О», КК «Метеор-ЗМ». Д.т.н. Лауреат премии Правительства РФ
КА «Ресурс-01» № 3 проведено переоборудование нескольких перемещаемых комплексов для приема информации в дециметровом диапазоне. Информация с КА «Ресурс-01» № 3 широко применялась в регионах России, принималась и обрабатывалась в Швеции в интересах многих фирм и организаций Европы. Были отработаны организационные формы проведения работ по планированию целевого применения КА, а также принципы взаимодействия государственных и коммерческих организаций при совместной деятельности.
В июле 1998 г. PH «Зенит» также на широтно-стабилизированную солнечно-синхронную орбиту, но уже в диапазон высот 818-845 км (орбитальный аналог французского КА Spot) был выведен КА «Ресурс-01» № 4. Он должен был со временем заменить КА «Ресурс-01» № 3. К сожалению, из-за отказа передатчиков область применения КА в 1999 г. резко сузилась. Однако нельзя не сказать о тех крупных результатах, которые были получены при создании и первом этапе функционирования этого КА.
Кроме традиционного экоприродоресурсного комплекса, в состав КА «Ресурс-01» № 4 была включена аппаратура для проведения радиационно-метрических, гелиогеофизических и гидрометеорологических измерений. По решаемым задачам и информационным характеристикам бортовых приборов КА «Ресурс-01» № 4 превосходил все предшествующие аппараты серии «Ресурс-01». Более полное использование массогабаритных резервов служебной платформы КА позволили значительно повысить эффективность использования аппарата путем установки комплексов бортовой аппаратуры различного назначения, а также установки пяти малых отделяемых спутников, принадлежащих Австралии, Германии, Израилю, Таиланду и Чили.
КА «Ресурс-01» № 3
КА «Ресурс-01» № 4 отличался от предыдущих аппаратов этого типа модернизированным бортовым природоресурсным комплексом, в котором увеличена вдвое емкость запоминающего устройства - с 6 до 12 мин записи, а пропускная способность радиолинии - с 7,68 до 15,3 Мбит/с (при передаче на малые пункты приема информации) или 61,44 Мбит/с (для основных и региональных центров приема и обработки данных, расположенных в гг. Обнинск, Долгопрудный и Новосибирск).
В состав этого бортового комплекса входили сканирующие устройства среднего и высокого разрешения МСУ-СК с полосой обзора 760 км и МСУ-Э с полосой обзора 60 км в надире и 84 км на краю зоны и полосой захвата 650 х 150 км, бортовое запоминающее устройство и радиолиния передачи видеоинформации. В МСУ-СК введен шестой поддиапазон для обнаружения пожаров. Существенно улучшено соотношение сигнал-шум. Разрешение МСУ-Э повышено до 27 м.
В интересах метеорологического обеспечения на КА установлены:
249


Развитие отечественных автоматических КА в 1980-е гг.
/
КА «Ресурс-01» №4
- телевизионный метеорологический радиометр МР-900 с шириной обзора 2500 км;
- сканирующий прибор для анализа радиационного баланса системы Земля-атмосфера (СРРБ, Франция);
- измеритель солнечной постоянной ИСП-2.
В интересах гелиогеофизических наблюдений на КА установлены:
- прибор для контроля радиационной обстановки в околоземном космическом пространстве РМК-М (Россия-Белоруссия);
- малогабаритный телескоп для регистрации параметров космических лучей (Nina, Италия).
Для сбора и передачи экологической информации от наземных средств установлена радиотехническая система ИРИС (Германия-Бельгия). Пять малых отделяемых спутников различных стран, установленных
на КА «Ресурс-01» № 4, стали уникальным примером международного сотрудничества.
Сочетание высокого и среднего разрешения соответственно в узкой и широкой полосе обзора у отечественных КА типа «Ресурс-01» обеспечило возможность осуществления мониторингового режима с периодичностью регионального обзора 3-4 сут. со свободным доступом массовых потребителей и возможностью детального досмотра с достаточно высоким разрешением эколого-гео- физических объектов. Эта возможность широкоохватного, мониторингового режима наблюдения с возможностью детального досмотра интересующих потребителей локальных образований являлось уникальной особенностью КА «Ресурс-01», определяющей как бы «нишу», которую занимали отечественные средства экоприродо- ресурсного назначения среди зарубежных аналогов.
250


Глава 5
j4.Jl. 1?1я'исс£) 'ВМ.Мнаиас
АО «Корпорация «Комета»
ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИСТЕМЫ МОРСКОЙ КОСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ И ЦЕЛЕУКАЗАНИЯ С КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИ «УС-А» И «УС-П»
Боевая эксплуатация системы морской космической разведки и целеуказания с космическими аппаратами радиолокационной разведки «УС-А» началась с 1975 г., а с КА обоих типов («УС-А» и «УС-П») - с 1978 г. Запуски КА осуществлялись специальными подразделениями полигона Байконур.
Боевую эксплуатацию системы МКРЦ, которая завершилась в 2006 г., осуществляли, наряду с военнослужащими, специалисты ЦНИИ «Комета» под руководством главных конструкторов САМишукова и А.М.Бычкова.
Функции планирования использования системы МКРЦ по целевому назначению, управление орбитальной группировкой КА, а также прием на наземный специальный комплекс накопленной информации возлагались на подразделения специального Центра ВМФ. Важной задачей, возлагаемой на систему МКРЦ в 1970-1980 гг., стало обеспечение данными разведки и целеуказания подводных лодок и надводных кораблей, несущих боевое дежурство. В эти годы боевое дежурство являлось основным видом систематических действий сил флота в мирное время. В то же время система МКРЦ использовалась для наблюдения за ходом различных локальных конфликтов.
Высокая эффективность созданной системы МКРЦ особенно ярко проявилась летом 1982 г. во время англо-аргентинского конфликта из-за Фолклендских (Мальвинских) островов. Система позволила полностью отслеживать обстановку на море, по полученной от системы информации Главным штабом ВМФ был определен момент начала высадки английского десанта. Такая информация о надводной обстановке в акваториях центральной и южной Атлантики в интересах ВМФ СССР могла быть получена только космическими средствами разведки.
На вскрытие надводной обстановки в районе конфликта на орбиты в 1982 г. были выведены два космических аппарата системы МКРЦ: КА «УС-П» - 29 апреля, КА «УС-А» -14 мая. По данным космической разведки, в первую очередь по показаниям КА «УС-А», было вскрыто сосредоточение основной группировки английских ВМС на границе 200-мильной зоны относительно Фолклендских островов, формирование из ее состава трех десантных отрядов и занятие ими к 20 мая исходной позиции на удалении 80-90 миль от предполагаемых мест высадки десанта. Анализ этих данных
позволил заблаговременно выявить намерения командования английской группировки и спрогнозировать начало десантной операции на 21 мая, что и подтвердилось развернувшимися событиями.
Следует отметить, что в процессе этого конфликта средства космической разведки США постоянно контролировали поведение аргентинских ВМС и полученную информацию выдавали командованию английской группировки. По получению этой информации 2 мая 1982 г. английская подводная лодка была наведена на аргентинский крейсер «Генерал Бельграно» и с дистанции 40 кабельтовых выполнила по нему атаку двумя торпедами, которые поразили цель, и крейсер затонул. Таким образом, в ходе этого локального конфликта была убедительно подтверждена возможность космических разведывательных систем эффективно решать возлагаемые на них задачи в любых районах Мирового океана.
Анализ режимов работы на излучение корабельных радиолокационных станций в различных условиях оперативно-тактической обстановки позволил сделать следующие выводы:
- на переходах авианосных группировок РЛС использовались, как правило, в режиме ограничения на излучение;
- в период конфликта в районах боевого патрулирования корабельные РЛС использовались без ограничений.
За период совместных испытаний и боевой эксплуатации системы МКРЦ было запущено 32 КА «УС-А», один из которых не был выведен на орбиту (25 апреля 1973 г.), и 50 КА «УС-П», один из которых не функционировал из-за неисправностей служебных систем (11 марта 1982 г.), а другой не был выведен на орбиту (23 декабря 1985 г.).
Ракета-носитель «Циклон-2» обеспечила запуск всех КА «УС-А» и «УС-П» без замечаний. Разработчики системы МКРЦ постоянно работали над повышением
СА.Мишуков. Главный конструктор системы МКРЦ в 1995-1998 гг.
А.М.Бычков. Главный конструктор системы МКРЦ в 2002-2006 гг.
251


Развитие отечественных автоматических КА в 1980-е гг.
Система МКРЦ
ресурса работы бортовых систем и аппаратуры КА, что позволило к середине 1980-х гг. существенно увеличить срок активного существования КА «УС-А» с 45 до 130 сут., а КА «УС-П» - с 90 до 700 сут.
Определенные сложности выявились при эксплуатации КА «УС-А» с ядерной энергетической установкой. На КА «УС-А» («Космос-954», запущен 18 сентября 1978 г.). КА нормально функционировал 110 сут. Внезапно 6 января 1978 г. произошла разгерметизация приборного отсека и прекратилось управление космическим аппаратом, команды на увод отделяемой радиационно-опасной части КА на высокую орбиту «захоронения» не проходили. Предполагаемой причиной разгерметизации приборного отсека могло явиться столкновение КА со сторонним объектом неизвестного происхождения. КА прекратил свое существование над северной частью Канады. Как выяснилось позже, упавшие на территорию Канады фрагменты КА не представляли серьезной опасности.
По результатам запуска КА «УС-А» («Космос-954») были проведены доработки по внедрению дополнительных мер, направленных на обеспечение радиационной безопасности при эксплуатации КА «УС-А». Была разработана и включена в состав ЯЭУ вторая дублирующая система, обеспечивающая при снижении высоты КА до 100 км разрушение конструкции реактора и диспергирование радиоактивных материалов до мелких частиц, выпадение которых на поверхность Земли не представляет опасности для населения.
Эффективность выполненных доработок ЯЭУ была проверена при запусках КА «УС-А» («Космос-1402» и «Космос-1900»). Следует отметить, что возможность вывода КА с ЯЭУ допускалась международным правом. Однако руководством нашей страны, в связи с международ¬
ной реакцией на запуски КА с ЯЭУ, было принято решение о временном приостановлении эксплуатации КА «УС-А».
Созданная усилиями видных деятелей науки и промышленности СССР система МКРЦ, состоящая из сложнейших разнородных технических комплексов, объединенных устройствами сопряжения и единым алгоритмом функционирования, успешно решала задачи как разведки надводной обстановки в акватории Мирового океана, так и целеуказания противокорабельному оружию ВМФ. Система МКРЦ явилась первой системой космической разведки и целеуказания по подвижным морским целям, не имеющей аналогов до последних лет. Своеобразную оценку созданной системы дал военно-промышленный комплекс США, который, разрабатывая противоспутниковую систему Asat, обосновал необходимость ее создания для противодействия в первую очередь спутникам системы МКРЦ.
Отличительными особенностями системы МКРЦ являлось то, что она, в результате ведения космическими аппаратами радиотехнической (пассивной) и радиолокационной (активной) разведки, обеспечивала передачу информации в реальном масштабе времени на надводные корабли и подводные лодки для выработки целеуказания противокорабельному ракетному оружию. При этом на КА радиолокационной разведки для обеспечения питания бортового радиолокатора использовалась ядерная энергетическая установка. Это позволяет утверждать, что система МКРЦ в 1970-1980-х гг. по своим тактическим возможностям в значительной мере опережала другие системы космической радиоэлектронной разведки на долгие годы вперед, в т.ч. систему радиотехнической разведки ВМС США WhiteCloud, развернутую в 1976-1980 гг.
252


Глава 5
ЮЖ.За$ул&, Э.Я.10$нецо&, ЯЯЗирно^сльасш
АО «Корпорация «Комета»
РАЗВИТИЕ СРЕДСТВ ПРОТИВОКОСМИЧЕСКОЙ ОБОРОНЫ.
КОСМИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ ПКО «ИС-МУ»
И «ис-мд»
В ноябре 1978 г. в ЦНИИ «Комета» началась разработка комплекса «ИС-МУ» для перехвата маневрирующих космических аппаратов-целей. В1982 г. КАВласко- Власов был назначен главным конструктором космической системы предупреждения о ракетном нападении, а работу над новым комплексом возглавил Л.С.Легезо.
14 марта 1981 г. и 18 июня 1982 г. состоялись испытательные пуски космических перехватчиков с использованием всех штатных средств системы. Это были последние реальные пуски космических аппаратов-перехватчиков комплекса ПКО «ИС».
Всего за период работ по системе противокосми- ческой обороны было разработано и изготовлено более 50 космических аппаратов для комплекса «ИС».
24 марта 1983 г., на следующий день после провозглашения Р.Рейганом стратегической оборонной инициативы, генеральный секретарь ЦК КПСС Ю.ВАндропов заслушал сообщения своих помощников о содержании программы СОИ и возможных последствиях ее реализации. После серии консультаций Ю.ВАндропов дал указания подготовить план мероприятий по выполнению аналогичной программы в СССР.
Рассказывает генерал Ю.В.Вотинцев.
«В начале августа 1983 г. я прибыл на совещание к заместителю начальника Генерального штаба, генералу армии Сергею Федоровичу Ахромееву. Закончив обсуждение вопросов ПРО и ПКО, он неожиданно заявил, что в самое ближайшее время Генеральный секретарь ЦК КПСС Ю.ВАндропов объявит о прекращении в одностороннем порядке испытаний противоспутникового оружия.
Я поднялся с места и стал категорически возражать. Заявил о том, что нам необходимо еще хотя бы 3-4 месяца для экспериментального подтверждения принципов модернизации системы «ИС-М». С.Ф.Ахромеев резко оборвал:
- О чем вы раньше думали?
Совещание окончилось. После заявления Ю.ВАндро- пова комплекс ПКО замолчал».
Решением Ю.ВАндропова с 18 августа 1983 г. были прекращены испытания системы противокосмической обороны «ИС-МУ».
Сегодня трудно ответить на вопрос о том, что побудило Генерального секретаря ЦК КПСС принять это решение. Можно предположить, что в его основе лежали экономические причины: колоссальные затраты на полномасштабное проведение в СССР работ, аналогичных программе американской СОИ, растущие негативные тенденции в экономике и стремление лидера государства по возможности облегчить бремя расходов на оборону.
9 февраля 1984 г. Ю.ВАндропов скончался. Но мораторий на испытания противоспутниковых систем снят не был. Реальные пуски КА-перехватчиков прекратились.
Тем не менее работы по модернизации комплекса «ИС» продолжались, но без проведения натурных испытаний. Вскоре вышло решение о подготовке к проведению испытаний новой системы ПКО против низкоорбитальных спутников.
США продолжали разработку системы противоспутниковой обороны «АСАТ» и в 1985 г. провели ее испытание, перехватив на высоте 530 км спутник «Сол- винд», о чем было объявлено в открытой печати. После этих испытаний Конгресс США ввел запрет на проведение дальнейших работ. Но под давлением соответствующего лобби в 1988 г. Конгресс США снял свой запрет, и работы над системой ПКО в США возобновились.
Рассказывает генерал В.М.Красовский.
«13 февраля 1989 г. состоялось совещание у главнокомандующего войсками ПВО по противокосмической системе. Приняли участие ОАЛосев, АГ.Басистов, Б.В.Бункин, А.И.Савин, Л.МЛеонов, О.П.Сидоров. Министерство иностранных дел требовало свернуть систему и демонтировать ее объекты. Особенно настаивал на выполнении этих требований заместитель министра иностранных дел Карпов. Главком не соглашался и считал это очередной уступкой американцам, приводящей к нарушению баланса сил в ракетно-космической области. Наше сопротивление было основано на том, что США не намерены сокращать свои программы в космической области.
3 марта начальник Генерального штаба генерал армии МАМоисеев посетил КП СПРН и радиолокатор «Дон» в Софрино, а несколько дней спустя побывал на ЦККП и командном пункте ПКО в Дуброво. Во время осмотра объектов нам с начальником главного штаба Войск ПВО генерал-полковником И.М.Мальцевым удалось доложить МАМоисееву о нецелесообразности требования Министерства иностранных дел демонтировать систему противокосмической обороны. На некоторое время МИД успокоился».
Работы ЦНИИ «Комета» по модернизации комплекса ПКО продолжались без вывода КА-перехватчиков на орбиту. Даже государственные испытания впервые в мировой практике были проведены без пусков, с ис¬
253


Развитие отечественных автоматических КА в 1980-е гг.
пользованием на моделирующих имитационных установках, сопряженных с реальной аппаратурой системы, массивов информации, накопленных при проведении более ранних натурных испытаний. В усовершенствованном комплексе «ИС-МУ» были реализованы различные варианты перехвата, в т.ч. перехват маневрирующей цели и перехват ИСЗ-цели на пересекающихся курсах.
17 апреля 1991 г. после проведения государственных испытаний постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР был принят в эксплуатацию модернизированный комплекс ПКО «ИС-МУ» в составе PH «Циклон-2» и КА 14Ф10. Боекомплект из 16 КА-перехватчиков в полной готовности хранился на Байконуре.
Указом президента России от 26 апреля 1993 г. комплекс противокосмической обороны «ИС-МУ» был снят с эксплуатации Вооруженных Сил РФ.
Снятие с эксплуатации комплекса противокосмической обороны «ИС-МУ» обосновывалось как подтверждение приверженности Российской Федерации миролюбивой политики в области освоения и использования космического пространства.
После принятия решения о прекращении эксплуатации комплекса «ИС-МУ» в 1990-е гг. в ЦНИИ «Комета» продолжались исследования возможности создания перспективного комплекса «ИС-МД» для перехвата опасных геостационарных спутников. Эти работы шли под руководством Э.Я.Кузнецова и С.А.Архипова.
В отделе Э.Я.Кузнецова секторы В.В.Смурова и Ю.Т.Зозули вели работы по переводу средств КП ПКО на современную вычислительную технику. Перед ними была поставлена следующая задача: перенести штатный комплект боевого ПАО командного пункта ПКО, апробированный в натурных перехватах, с вычислительного комплекса «БШВЦ» на настольные ПЭВМ.
Необходимо было воспроизвести на ПЭВМ работу боевых алгоритмов, обеспечивающих в процессе подготовки и проведения пусков, вычисления параметров, расчеты программ полета, формирование и выдачу команд управления средствами системы и обеспечения приема и передачи сообщений при проведении информационных обменов между ВК «БШВЦ» и внешними объектами (СОК и ПК, ЦККП, стартовый комплекс), с получением полного («бит в бит») совпадения результатов их работы на ПЭВМ с результатами, полученными при проведении натурных перехватов. Перенос ПАО требовалось сделать так, чтобы обеспечить именно побитовое совпадение результатов работы ПАО, переведенного на ПЭВМ, и боевого ПАО на ВК «БШВЦ» (для обеспечения возможности предъявления результатов модернизации и подтверждения на испытаниях выполнения заданных в ТЗ требований без проведения новых пусков).
В такой постановке эта задача оказалась неразрешимой в силу принципиальных различий между стары¬
ми и новыми вычислительными средствами, а именно: в организации вычислений, системах команд, разрядной сетке ячеек арифметических и запоминающих устройств, в самом подходе к построению алгоритмов и программ, радикально изменившимся за 30 лет с момента создания боевого ПАО. К тому же некоторые изменения в реальных боевых программах, внесенные по результатам испытаний, не были отражены в архивных описаниях алгоритмов.
Однако задачу удалось решить в обратной постановке - не приспосабливая ПАО к возможностям ПЭВМ, а «превращая» ПЭВМ в ВК «БШВЦ», путем создания на ПЭВМ программного имитатора ВК «БШВЦ», на котором должна работать оригинальная версия боевых программ апробированного ПАО. Имитатор ВК «БШВЦ» воспроизводил «бит в бит» систему команд, работу арифметического устройства и системы прерываний, параметры ОЗУ «БШВЦ» и магнитных барабанов (ДЗУ «БШВЦ») и т. д.
Комплекты перфокарт боевого ПАО были построчно перенесены на дискеты, вместе с разрядами проверки четности и контрольными суммами. После обработки этой информации на специально разработанном автоматическом комплексе, имитирующем ввод информации с перфокарт на магнитные барабаны ВК «БШВЦ» (включая проверку контрольных сумм сымитированных «перфокарт»), ПАО оказывалось записанным на имитатор ДЗУ (магнитных барабанов, МБ). При подаче команды на пуск имитатора управление передавалось на команду считывания информации с МБ, программы нормальным образом считывались из ДЗУ в ОЗУ и начиналось воспроизведение процесса счета с абсолютной точностью, «бит в бит». Проведенные проверки показали полное совпадение результатов работы боевого ПАО на реальном «БШВЦ» и на его имитаторе. Время вычислений на ПЭВМ сократилось в сотни раз по сравнению с ВК «БШВЦ».
Решающий вклад в выполнение этих работ внесли Э.Я.Кузнецов, Ю.Т.Зозуля и Ю.В.Китлер.
Результаты испытаний имитатора «БШВЦ» получили восторженную оценку заместителя начальника заказывающего управления (В.А.Михайлов). Имитатор «БШВЦ» был развернут на объекте 224 для использования при обучении офицеров эксплуатирующей войсковой части КП ПКО.
После этого работы по модернизации КП комплекса ПКО были полностью и окончательно прекращены, т. к. Генеральный Заказчик принял решение о прекращении их финансирования, а затем и о ликвидации КП ПКО под Ногинском.
Общий результат создания и испытания системы «ИС» показал, что в те годы оборонно-промышленный комплекс СССР на 30 лет опередил аналогичные работы, проводимые в США.
254


Глава 5
/1.'В.Ъа£ш)оЯ, К'E.CuneubUjUJcai АО «Корпорация «Комета»
ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИСТЕМЫ «ОКО». НАЧАЛО И ХОД РАЗРАБОТКИ СИСТЕМЫ «ОКО-1»
В 1980 г. орбитальная группировка системы «Око» стала пополняться серийными космическими аппаратами до полного состава. Однако совершенствование системы не прекращалось. С1977 по 1980 г. ЦКБ «Геофизика» и ВНИИТ по результатам испытаний провели модернизацию бортовой аппаратуры обнаружения те- плопеленгационного и телевизионного типов.
С 1981 г. ЦКБ «Геофизика» для комплектации серийных КА стало поставлять значительно улучшенную аппаратуру, работающую в оптимальном для обнаружения баллистических ракет в спектральном диапазоне. ВНИИТ модернизированный вариант аппаратуры ТВ-типа поставил в 1984 г. Космические аппараты надежно работали в составе орбитальной группировки полного состава. Средства наземного командного пункта работали с высокими показателями по устойчивости и надежности. К концу 1982 г. совместная с промышленностью опытная эксплуатация системы успешно завершилась. 31 декабря 1982 г. приказом Министра обороны система была переведена в режим боевого дежурства в составе СПРН. Ее аппаратура, алгоритмы и программы были отработаны на самом высоком научно-техническом уровне.
Достаточно сказать, что при вероятности правильного обнаружения групповой цели, близкой к единице, удалось обеспечить практически полное исключение ложных тревог. При этом существенные временные потери в контроле ракетоопасных районов, связанные со сбоями и отказами ЭВМ, удалось свести к нескольким десяткам минут в год.
После принятия системы в процессе ее опытной эксплуатации проводились работы, направленные на дальнейшее улучшение ее ТТХ.
Одна из наиболее существенных - это включение в 1985 г. в состав системы КА на геостационарной орбите. Возможность «разбиения» рабочего участка КА на ГСО на части позволила избежать потери в непрерывности наблюдения POP даже при возникновении неисправности КА на ВЭО.
В 1986 г. в результате длительного набора статистики и ее анализа на фоне штатной эксплуатации системы инициативной группе специалистов в составе А.М.Шеленкова, В.Ф.Матвеева, ВАОбухова,
С.М.Аладашвили, Ю.Б.Евстифорова под руководством Г.В.Давыдова удалось доработать комплексный алго¬
ритм обнаружения на наблюдение на фоне пригори- зонтной Земли. Проведенные совместно с 45 ЦНИИ МО и эксплуатирующей войсковой частью испытания подтвердили правильность доработки. В установленном порядке доработки были внедрены. В результате произошло существенное возрастание показателей однократного и двукратного накрытия контролируемого района.
В 2002 г. была произведена последняя модернизация системы первого поколения «Око». Был осуществлен перевод орбитальной группировки КА на т.н. беззасве- точные орбиты, что позволило практически полностью исключить детермированные потери, обусловленные солнечными засветками БАО, и обеспечить повышение кратности наблюдения контролируемых ракетоопасных районов. Инициаторами и исполнителями этой доработки были АЛАлешин, Ю.Г.Шадрин, Н.П.Еремина, Л.И.Лобынцева, Н.Г.Нагурский, Н.В.Логунова, Т.Н.Павлова (от ЦНИИ «Комета»), А.И.Аладашвили (от ФГУП «Агат-К»), О.Ю.Аксенов, П.Я.Салтанов, В.И.Шести- хин, ААЗвонков, В.С.Тимошенко, С.Ю.Барашкин, ААДолганов.
Система «Око» была принята и поставлена на боевое дежурство в 1977 г. В это время разработчики системы полным ходом вели работы по созданию следующего поколения космического эшелона системы предупреждения, обеспечивающего непрерывный контроль ракетного нападения не только с ракетных баз наземного базирования, но и с обширных акваторий морей и океанов.
С размещением БР не только на наземных (шахтных) пусковых установках, но и на подводных лодках развернулись работы по созданию новой системы обнаружения стартов МБР и БРПЛ. 9 августа 1979 г. министром обороны СССР было утверждено тактико-техническое задание на космическую систему глобального обнаружения стартов БР. Головная роль по разработке космической системы второго поколения была сохранена за ЦНИИ «Комета» (главными конструкторами системы в этот период были БАВасченок, В.Г.Хлибко, КАВласко-Власов), по разработке ракетно-космического комплекса - за НПО им. САЛавочкина, а по разработке БАО ТП- и ТВ-типов - за ЦКБ «Геофизика» и ВНИИТ при участии ГОИ им. С.И.Вавилова.
Активно выполнялись работы по уточнению исходных данных и концепции построения системы обнаружения стартов МБР и БР ПЛ с обширных ракетоопасных районов земного шара. Основой для этого являлся значительный опыт, полученный от разработки и эксплуатации системы первого поколения, и научно-технический задел по созданию ключевого элемента системы - БАО - с учетом таких ее характеристик, как пороговая чувствительность, разрешающая способность, разме¬
255


Развитие отечественных автоматических КА в 1980-е гг.
ры поля зрения, темп обмена информацией. Большую роль при этом играла созданная в процессе разработки системы «Око» стендовая испытательная база как в г. Сосновый Бор, так и на предприятиях-разработчи- ках БАО. Большой вклад в разработку концепции построения системы глобального обнаружения внесли
А.И.Савин, В.ГХлибко, Б.А.Васченок, С.Ш.Фрадков, Б.В.Фролов, Ц.Г.Литовченко, В.А.Обухов, С.Г.Тотмаков, ЮДБарченков, Г.В.Давыдов, В.В.Синельщиков и др.
Сложной проблемой создания космической системы второго поколения, получившей название «Око-1», была разработка БАО с широким полем обзора при наблюдении на фоне Земли. Это потребовало создания специальных светосильных крупногабаритных космических телескопов и реализации специальных мер по обеспечению высоких характеристик обнаружения фотоприемных устройств при наблюдении на фоне освещенной Солнцем Земли.
Разработка первых летных образцов БАО ТП-типа с крупногабаритным телескопом и внешним сканированием была поручена ЦКБ «Геофизика» при участии ГОИ им. С.И.Вавилова, изготовление первых экземпляров производилось ЦКБ «Геофизика». В сравнительно короткие сроки БАО ТП-типа с крупногабаритным космическим телескопом была создана. Всесторонние светотехнические испытания БАО на комплексном моделирующем стенде в НИИ ОЭП в г. Сосновый Бор показали практически полное удовлетворение требованиям технического задания. Аппаратура была подготовлена к испытаниям в условиях космоса.
Более совершенные решения прецизионной системы сканирования были найдены в ГОИ им. С.И.Вавилова (ЛАМирзоева, М.М.Мирошников, К.С.Карапетян, А.Ф.Вечерковский) и последующие образцы БАО ТП-типа изготавливались в ГОИ совместно с НИИ ОЭП в г. Сосновый Бор. Параллельно со сканирующей БАО ТП-типа, которая размещалась на геостационарных космических аппаратах, входящих в систему «Око-1», для высокоэллиптической группировки космических аппаратов разрабатывалась смотрящая БАО ТВ-типа. По замыслу она должна была иметь более высокие обнаружительные характеристики в рабочих диапазонах электромагнитного спектра, чем БАО ТП-типа. С этой целью в ее состав была введена активная система глубокого охлаждения. По смелости и новизне конструкторских решений БАО ТВ-типа входила в число лучших в мировой практике оптоэлектроники и космического приборостроения. Проведенные во ВНИИТ светотехнические испытания опытного образца широкопольной БАО ТВ-типа показали соответствие результатов исходному ТЗ. Проведение необходимых конструкторских доработок привело к отставанию (по сравнению с БАО ТП-типа) в сроках изготовления
Общий вид КА системы «Око-1» второго поколения
первого летного образца. Огромную роль в создании БАО ТВ-типа нового поколения сыграл главный конструктор П.Ф.Брацлавец. После него руководство разработкой возглавляли МАГрудзинский, В.С.Нощенко и
В.И.Суслин. От НПО «Электрон» существенный вклад в создание БАО внесли разработчики фотоприемных устройств Р.М.Степанов и Т.Б.Станская; от ГОИ им. С.И.Вавилова - В.Ф.Захаренков, ВДСтариченкова, Г.А.Маковцов; от ЦНИИ «Комета» - В.В.Синельщиков и Г.А. Петрова.
Достижимые характеристики системы определялись не только свойствами БАО, но и накопленными знаниями и опытом в части потенциальных возможностей алгоритмов обработки специнформации, тесно связанных с вычислительными ресурсами ЭВМ. Вычислительные средства канала обработки при заданных больших полях обзора должны были иметь существенно (на два порядка) большие быстродействия и объемы памяти, чем у создававшихся в тот момент универсальных ЭВМ. Это была серьезная проблема создания системы нового поколения, для решения которой потребовалось создание специализированных вычислителей обработки информации. На специализированном быстродействующем вычислителе производилась первичная обработка входного потока информации (с быстродействием приблизительно 450 млн
256


Глава 5
Г.В.Давыдов
В.В.Синелыциков
алгоритмических операций в секунду), затем на второй стадии на универсальных многопроцессорных вычислительных комплексах «Эльбрус» выполнялась тра- екторная обработка и, наконец, на третьей стадии на вычислительном комплексе ВК-3700 формировались и передавались на командный пункт СПРН типовые сообщения. Оригинальную разработку специализированного вычислителя МВР-01 и вычислительного комплекса ВК-3700 выполнил своими силами ЦНИИ «Комета» (В.В.Бодин, В.С.Игнатов, В.И.Друшляков).
По исходному замыслу были запроектированы орбитальные группировки из космических аппаратов на стационарной и высокоэллиптической орбитах, а также и два КП - Западный и Восточный. Разработка и изготовление средств КП шли достаточно успешно. Как правило, строительные и монтажные работы велись параллельно. В первую очередь вводились в строй вычислительные средства, чтобы широким фронтом можно было вести отработку программного обеспечения.
Разработка алгоритмов и программ осуществлялась по трем основным направлениям: обработка
специнформации (ПАО-О), обработка телеметрической информации (ПАО-ТМ) и управление КА и системой в целом (ПАО-У). Объем программного продукта для всех вычислительных средств системы составлял более десятка миллионов команд.
В целом система второго поколения «Око-1» представляла собой более сложный многофункциональный комплекс бортовых и наземных средств, разнесенных на большие расстояния и увязанных единой логикой работы, чем система первого поколения. Ввод в строй системы предполагалось провести в несколько этапов:
- ввод в строй Западного КП, запуски КА на ГСО, оснащенных БАО ТП-типа, для проведения летных испытаний и наблюдения за западными районами Земли и Восточного КП с запусками КА на ГСО для наблюдения за восточными районами;
- запуск на орбиту КА, оснащенных БАО ТВ-типа, для проведения испытаний;
- ввод в строй Западного и Восточного КП и формирование орбитальной группировки системы полного состава.
После выхода постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 22 мая 1985 г. строительство Западного и Восточного КП пошло быстрыми темпами. Заводы, изготавливающие средства объектов, без опоздания поставляли аппаратуру. В 1985-1990 гг. в стране шла перестройка, которая существенно осложнила работу и сдвинула сроки создания системы, в частности работы по изготовлению БАО ТВ-типа. В первую очередь возникли серьезные ограничения в финансировании ОКР. Тем не менее в 1990 г. были полностью закончены работы по монтажу и настройке аппаратуры объектов, изготовлены первые опытные летные КА, отработаны штатные программы обработки специнформации и управления. Все это позволило приступить в 1991 г. к летно-конструк- торским испытаниям.
257


Развитие отечественных автоматических КА в 1980-е гг.
/Соли. aim.
АО «НПО им. САЛавочкина»
КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МАЛЫХ ТЕЛ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ.
КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ ДЛЯ АСТРОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИЗУЧЕНИЯ СОЛНЕЧНО-ЗЕМНЫХ СВЯЗЕЙ
КА СЕРИИ «5ВК» («ВЕГА»)
Космические аппараты «Вега» созданы в рамках международного проекта «Венера - Галлей» и предназначены для исследования в пролетном сближении двух небесных объектов: планеты Венера (с десантированием на ее поверхность посадочных аппаратов и внедрением в ее атмосферу аэростатных зондов) и кометы Галлея. К одновременному участию в выполнении миссии подготовлены два космических аппарата: «Вега-1» и «Вега-2». По решаемым задачам, схеме полета, конструкции, составу бортовых систем и научной аппаратуры «Вега-1» и «Вега-2» полностью идентичны.
Запуск двух одинаковых аппаратов имеет целью не только повышение общей надежности выполнения экспедиционной задачи, но и проведение контактных исследований поверхности Венеры в двух различных районах планеты, а также изучение кометы Галлея при различном удалении ее от Солнца. Запуск КА «Вега-1» осуществлен 15 декабря 1984 г., «Вега-2» - 21 декабря 1984 г. Программа экспедиции на этапе исследования Венеры включает:
- продолжение изучения атмосферы, облачного слоя и поверхности Венеры с помощью спускаемых аппаратов, в т.ч.:
• исследование характеристик атмосферы Венеры в процессе спуска;
• исследование грунта Венеры с помощью посадочных аппаратов в местах их контакта с поверхностью (определение характера пород в месте посадки, элементного состава грунта, физико-механических свойств поверхностного слоя грунта);
- проведение принципиально новых экспериментов по изучению циркуляции атмосферы Венеры и ее метеорологических параметров с помощью аэростатных зондов; основными задачами этого эксперимента являлись:
• внедрение в венерианскую атмосферу свободноплавающих аэростатов и последующее слежение за их движением с помощью сети наземных радиотелескопов, определяя тем самым направление и скорость ветра;
• непосредственное измерение параметров атмосферы с помощью датчиков, размещенных в гондоле АЗ.
На этапе исследования кометы Галлея программа экспедиции включает:
- поисковое сближение пролетных аппаратов с кометой Галлея с задачей баллистического движения сквозь кому кометы на возможно наименьшем расстоянии от ее ядра;
- проведение комплексного исследования кометы Галлея с пролетной траектории, включая:
• изучение структуры и динамики околоядерной области комы;
• определение состава газа в околоядерной области;
• определение состава пылевых частиц и их распределение по массе на различных расстояниях от ядра;
• определение физических характеристик ядра кометы (размера, формы, свойств поверхности, температуры);
• получение телевизионных изображений ее ядра с расстояния порядка 10000 км;
• изучение взаимодействия солнечного ветра с атмосферой и ионосферой кометы.
В1985-1986 гг. представилась уникальная возможность снарядить экспедицию, совмещающую полет к комете Галлея с облетом планеты Венера, и вывести космические аппараты на траекторию полета к комете
КА «Вега-1» в полете к комете Галлея
258


Глава 5
Исследования Венеры (178-176 сут.полета)
j кометы Галлея
Основные этапы экспедиции по проекту «Венера - Галлея»
Пролетный аппарат
Радиатор-охладитель
Панели солнечной батареи
Автоматическая стабилизированная платформа (АСП-Г) с научной аппаратурой
Спускаемый аппарат
Научная аппаратура
Остронаправленная антенна
Противопылевой экран
Радиатор-нагреватель
Блок приборов астроориентации
Научная аппаратура
Космический аппарат (АКК) «Вега»
259


Развитие отечественных автоматических КА в 1980-е гг.
п = 40 запуск ПВУ СА
4 Я'-
сброс нижней полусферы Н=63 км V=100 м/с 0—62® q-150 кг/м1
*
/
_/увод верхней Н=б5 км Л полусАсоы V=280 м/с
ввод парашюта вход увода Н=125
V < 11 км/с олусфсры V=280 м/с в =-19е Н=64 км в=-33*
V-I60 м/с q=790 кг/м1 0=-53* q=330 кг/м1 Т=-30*
сброс тормозного парашюта Н=47 км V=20 м/с в«-90*с т q=45 кг/м1 "ЯГ
I
посадка t=61 мин V-8 м/с q=210 кг/м1
координаты места посадки *=±7* 312:180е
сброс аэростатного зонда Н=62 км V=50 м/с 0—88* q=40 кг/м1 Т—25*С Р=0,2 атм
ввод парашюта ввода аэростата (ПВА)
Н-57 км V=30 м/с q-40 кг/м1 Т=10*С Р=0,4 атм
развертывание и наполнение оболочки АЗ т Н=55км
V=8 м/с q=3 кг/м1
отделение парашюта с системой наполнения Н—53 км
V=5 м/с I выход на
q-1,5 кг/м1 / «ысоту дрей*.
Т=40*С / мнн
=л A iTii / Н=54 км
/ Т=30*С
Р=0,5 атм
Схема спуска СА «Вега» на поверхность Венеры
Галлея в результате гравитационного маневра в поле тяготения Венеры.
Последовательность и характер операций, выполняемых на этапе выведения КА на трассу перелета Земля - Венера, идентичен примененным ранее при запусках межпланетных аппаратов (подробное описание этого этапа в разделе «Космические аппараты серии «4В»). Параметры опорной круговой орбиты ИСЗ: наклонение - 51,5 °, период обращения - 87,6 мин. Старт с этой орбиты в направлении Венеры - спустя 1,3 ч пассивного полета по ней. Этап перелета к Венере длится почти полгода.
За 7-10 сут. до подлета к Венере КА переходит в режим постоянной трехосной ориентации, при которой остронаправленная антенна наводится на Землю,
а продольная ось аппарата (ось X) перпендикулярна плоскости Солнце- КА-Земля. Этот режим сохраняется и дальше, вплоть до подлета к комете. Вблизи планеты, после того как завершено наведение, за двое суток до входа СА и пролетный аппарат разделяются, и ПрА осуществляет маневр увода на пролетную траекторию для создания наилучших условий ретрансляции сигналов с СА.
Схема спуска СА «Вега» аналогична реализованным в экспедициях КА «Венера-11» - «Венера-14».
Базовым аппаратом при создании КА «Вега» стал космический аппарат серии «4В1М», предназначенной для исследования планеты Венера по пролетнодесантной схеме. По конструкции и составу бортовых систем они в основном идентичны, а компоновка существенно изменена. КА «Вега» состоит из пролетного и спускаемого аппаратов. Спускаемый аппарат установлен посредством конического переходника (проставки) в верхней части пролетного аппарата на блоке баков и закреплен в этом положении с помощью стяжных металлических лент.
Жизненно важные места самого ПрА, а также научной аппаратуры и бортовой кабельной сети защищены броней в виде двуслойных, а в некоторых местах и трехслойных экранов. Площадь защищаемой поверхности (без солнечных панелей) - около 5 м2. Обеспечивающие выживаемость аппарата с вероятностью 90 % экраны рассчитаны таким образом, чтобы защищать его от частиц с массами, большими 103 г (полная вероятность столкновения с аппаратом больших частиц не превышает 10 %). Абсолютно новым элементом конструкции для отечественных КА этого класса, служащим средством размещения и сопровождающего наведения научной целевой аппаратуры на исследуемый движущийся объект, стала автоматическая стабилизированная платформа.
Уникальная научная программа исследований планеты Венеры с помощью КА «Вега-1» и «Вега-2» выполнена частично. На венерианскую часть экспедиции КА «Вега» были возложены такие актуальные задачи, как исследование суперротации атмосферы, химиче-
260


Глава 5
ских превращений на разных высотах, состава окутывающего всю планету облачного покрова, распространенности воды, возможных проявлений вулканической активности, химического состава грунта.
КА серии «1Ф» («Фобос»)
Космические аппараты серии «1Ф» («Фобос») предназначены для проведения комплексных исследований объектов Солнечной системы: Фобоса, спутника Марса (дистанционно и при контакте), путем сближения с ним вплоть до состояния «бреющего полета» над его поверхностью и десантирования на нее стационарного и подвижного исследовательских зондов (ДАС и ПРОП-ФП), планеты Марс (с подлетной траектории и с орбиты ИСМ), Солнца. Также они предназначены для исследований межпланетного космического пространства, исследований в области астрофизики.
Серия «1Ф», созданная в рамках международного проекта «Фобос», состоит из двух аппаратов: КА «Фобос-1 »и КА «Фобос-2», частично отличающихся по составу целевой (научной) аппаратуры. Предусмотрено одновременное применение обоих аппаратов в одной экспедиции. Дублирование аппаратов призвано повысить общую надежность выполнения целевой задачи и несколько расширить исследовательские задачи экспедиции. Запуски КА «Фобос-1» осуществлен 7 июля 1988 г., «Фобос-2» -12 июля 1988 г.
В программу экспедиции входили следующие задачи:
1. 	Проведение ЯКИ вводимого в эксплуатацию космического аппарата нового поколения, разработанного
Сближение КА «1Ф» с Фобосом
как универсальный космический аппарат для проведения комплексных исследований планет и малых тел Солнечной системы.
2. 	Выполнение научной программы, предусматривающей решение ряда задач:
а) 	на трассе перелета:
- изучение Солнца в рентгеновском (КА «Фобос-1»), ультрафиолетовом и видимом диапазонах (КА «Фобос-1 »и «Фобос-2»);
- получение трехмерной стереоскопической структуры солнечной хромосферы и короны;
- определение состава солнечного ветра;
Баллистическая схема экспедиции КА серии «1Ф»
261


Развитие отечественных автоматических КА в 1980-е гг.
Прилет КА к Марсу
Схема перелета Земля - Марс
Маневр поднятия высоты перицентра до высоты орбиты Фобоса
Траектория подлета к Марсу
Маневр торможения для выхода на переходную пятисуточную орбиту
Маневр торможения для выход] на орбиту наблюдения
Схема выведения КА на орбиту наблюдения
- изучение характеристик межпланетных ударных волн;
- локализация космических гамма-всплесков;
б) на орбитах вокруг Марса:
- уточнение параметров орбитального движения Фобоса и его физических свойств;
- зондирование поверхности и атмосферы Марса в видимом, ультрафиолетовом, инфракрасном и гамма- диапазонах;
- изучение структуры магнитосферы Марса, определение параметров магнитного поля;
- изучение Солнца и межпланетного пространства;
в) при сближении с Фобосом:
- телевизионная съемка поверхности Фобоса с высоким разрешением;
- определение химического, минералогического состава поверхности Фобоса, его физических свойств;
- изучение внутреннего строения Фобоса, его радиофизических характеристик;
- десантирование на его поверхность долгоживущей автономной станции (ДАС - КА «Фобос-1», «Фобос-2») и передвижного зонда (ПРОП-ФП-КА «Фобос-2»).
Последовательность и смысловой характер операций, выполняемых на первом этапе запуска, идентичны примененным ранее с участием PH УР-500К «Протон». На траектории Земля - Марс предусмотрено проведение трех коррекций по данным наземных траекторных измерений. Проведение первой коррекции планируется на 7-10-е сут. полета, второй за 20-30 сут. и третьей - за 2-3 сут. до подлета к Марсу. Продолжительность перелета - 202 сут.
Для сближения с Фобосом космический аппарат переводится на орбиту наблюдения - круговую экваториальную орбиту искусственного спутника Марса высотой около 6280 км, которая приблизительно на 300 км превышает высоту орбиты Фобоса. С целью снижения энергетических затрат для выведения на такую орбиту
262


Глава 5
Автоматический космический аппарат «Фобос»
принята трехимпульсная схема перехода. После выведения космического аппарата на орбиту наблюдения начинается этап предварительного сближения с Фобосом зависание над поверхностью и сброс зондов.
Исследовательские зонды, десантируемые на поверхность Фобоса
Для экспедиции в рамках международного проекта «Фобос» в состав полезной нагрузки для КА серии «1Ф» были введены отделяемые исследовательские зонды двух типов - стационарный (ДАС) и передвижной (ПРОП-ФП). ПРОП-ФП - передвижной (самоходный) аппарат, разработанный во ВНИИ Трансмаш организации, которая известна созданием шасси для «Лунохода». Предназначен для проведения научных исследований на поверхности Фобоса в различных ее точках по трассе передвижения зонда. Для перемещений аппарата в условиях сверхмалой гравитации выбран принцип передвижения прыжками.
Для проведения научных измерений на аппарате установлен комплекс научных приборов:
- пенетрометр СА ПРОП-ФП для определения физико-механических свойств грунта Фобоса (разработчик - ВНИИ Трансмаш);
- устройство измерения ускорений для определения параметров динамики и соударения СА ПРОП-ФП с поверхностью (ВНИИ Трансмаш);
- автоматический рентгено-флюоресцентный спектрометр (АРС) для определения элементного состава грунта (ГЕОХИ);
- магнитометр МФП для определения параметров магнитного поля Фобоса (ИЗМИРАН).
ДАС - долгоживущая автономная станция, предназначенная для проведения комплекса научных исследований в месте посадки на поверхности Фобоса со сроком работы не менее трех месяцев. ДАС отделяется от ОБ в конце участка его зависания над поверхностью Фобоса. Относительная скорость сближения ДАС и Фобоса составляет несколько метров в секунду. Чтобы посадка была ориентированной, станция после отделения от космического аппарата закручивается вокруг своей продольной оси. После посадки она активно закрепляется на поверхности Фобоса при помощи щупа, заглубляемого пиромеханическим устройством. После закрепления на поверхности станция приводится в рабочее состояние. Над платформой, прижатой к поверхности, поднимается рама с научной и служебной аппаратурой, над которой размещена поворотная платформа с солнечными батареями, антеннами, оптическими датчиками и телекамерами.
Наиболее значимым в реализации научной программы КА «Фобос-1» стали результаты экспериментов, выполненных при помощи солнечного телескопа «Терек». Ученые смогли одновременно наблюдать наименее изученные до этого времени слои солнеч-
263


Развитие отечественных автоматических КА в 1980-е гг.
ной атмосферы - хромосферу, корону и переходный слой. Получена уникальная информация о структуре и динамике этих слоев. На изображениях, полученных с помощью регистрирующей системы, отчетливо видна сложная структура плазменных образований в солнечной атмосфере. Новые данные позволили понять динамику (от нескольких минут до месяца) различных образований в атмосфере Солнца при температурах от десятков тысяч до десятков миллионов градусов. Программа была выполнена частично.
КА НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ «ФОБОС - ГРУНТ»
С целью реализации миссии «Фобос - Грунт» в НПО им. САЛавочкина в приоритетном порядке создается одноименный космический комплекс, который был запущен 9 ноября 2011 г. Основная цель проекта - доставка на Землю образцов вещества, образующего поверхностный слой Фобоса. Для проведения научных исследований в процессе перелета и на поверхности Фобоса на перелетном модуле будет размещена также многоинформативная научная аппаратура, с помощью которой планируется провести около 20 научных экспериментов. Это приборы по исследованию на месте свойств грунта (спектрометрические исследования, определение его оптических, механических свойств,
АМС «Фобос - Грунт»
глубинное просвечивание), а также оборудование для дистанционного изучения Марса и окружающего пространства. Научные исследования начнутся уже с момента подлета станции к планете. Будет проведено дистанционное глобальное изучение Марса с орбиты его искусственного спутника с целью выбора районов, наиболее перспективных с точки зрения последующих контактных исследований. На борту аппарата также
&
'•S
Коррекция
7*^
',./1 ■
Перелет Земля-Марс
Торможение ОА и выход на 3-суточную 2£Ь-*>рбитуИСМ
•’а '
Операции на Фобосе
Коррекция ^
А).
т
Перелет Марс-Земля
Коррекции
обосом
Отделение СА
Торможение выход на орбиту наблюдения Фобоса
Отделение МДУ и китайского КА
/
завертывание китайского КА и перевод на рабочую орбиту
Выведение КА на траекторию перелета к Марсу
Схема полета космического комплекса «Фобос - Грунт» 264


Глава 5
предусматривается установка дополнительной полезной нагрузки.
Основой конструктивно-силовой схемы комплекса (АМС) «Фобос - Грунт» является призматическая конструкция перелетного модуля - восьмигранный каркас из сотовых панелей, снабженных тепловыми трубами для обеспечения теплового режима аппаратуры. На этих панелях размещается бортовая научная и служебная аппаратура, работать которой предстоит в условиях открытого космоса. К сожалению, вывести АКК «Фобос - Грунт» на траекторию перелета не удалось.
КА ДЛЯ АСТРОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
С начала космической эры, рождение которой было определено в СССР запуском первого искусственного спутника Земли 4 октября 1957 г., были продемонстрированы огромные возможности, реализующиеся космической техникой в научном, социально-экономическом и оборонном направлениях. В частности, это позволило создать новое направление фундаментальных исследований - внеатмосферную астрономию.
Первая отечественная астрофизическая космическая обсерватория «Астрон» была запущена более 30 лет назад - 23 марта 1983 г. Наш и зарубежный опыт показал, что создание таких обсерваторий - весьма сложная научно-техническая и дорогая задача, и в настоящее время она может решаться только Россией, США и странами Евросоюза.
«Астрон» положил начало в нашей стране созданию внеатмосферных обсерваторий. 1 декабря 1989 г. была запущена на орбиту обсерватория «Гранат», работающая в рентгеновском и гамма-диапазо- нах излучения. 18 июля 2011 г. запущена обсерватория «Радиоастрон». На ближайшую перспективу готовятся к запуску «Спектр-РГ» и «Спектр-УФ». В НПО им. С.А.Лавочкина ведется проектирование перспективных автоматических космических аппаратов «Гамма-400» и «Спектр-Миллиметрон». Эти аппараты созданы или создаются в НПО им. С.А.Лавочкина. Современные космические обсерватории строятся на одной многофункциональной орбитальной платформе «Навигатор», подтвердившей свою эффективность в составе аппаратов «Электро-Л» № 1 и «Спектр-Р».
Предметом астрофизики является исследование физических процессов во Вселенной. Основным источником информации об удаленных космических объектах служит приходящее от них электромагнитное излучение. В астрофизике также возникли новые при¬
кладные направления, из которых для нас представляет наибольший интерес изучения солнечно-земных связей, что существенно влияет на космическую погоду и, следовательно, на всю жизнь Земли.
Космический аппарат «Астрон» («1А»)
Космический аппарат «Астрон» («1А») предназначен для проведения астрофизических исследований галактических и внегалактических источников космического излучения. «Астрон» стал первым отечественным автоматическим космическим аппаратом, специализированным под качественно новую научную программу, включающую в себя:
- исследование в ультрафиолетовом диапазоне волн неподвижных звездных объектов и наблюдения протяженных или перемещающихся по небу источников излучения;
- исследование рентгеновских источников и проведение обзора небесной сферы в рентгеновском диапазоне;
- одновременное проведение наблюдений в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах волн.
Основная цель - восприятие (с выявлением нюансов) и регистрация, в т.ч. в динамике, космических электромагнитных излучений вне искажающего влияния на них
КА «Астрон» в полете
265


Развитие отечественных автоматических КА в 1980-е гг.
Внеатмосферная астрофизическая обсерватория «Астрон»
земной атмосферы. Комплекс научных исследований, проводимых с помощью КА «Астрон» в ультрафиолетовой и рентгеновской областях электромагнитного излучения, обеспечил решение следующего круга проблем:
- исследование межзвездной среды;
- изучение молодых звезд большой массы;
- изучение перемешивания вещества в звездах, установление места протекания ядерных реакций;
- изучение нестационарных ядер галактик;
- изучение круговорота материи (звезды - межзвездная среда - звезды);
- обнаружение сверхтяжелых элементов у горячих звезд;
- поиск короткоживущих элементов у звезд;
- определение содержания элементов кислородной группы у звезд;
- изучение состава звездных хромосфер и корон и др.
Запуск КА «Астрон» осуществлен 23 марта 1983 г.
% & jm
Космический аппарат «Гранат» («1АС»)
Космический аппарат «Гранат» («1АС») - вторая из созданных в СССР астрофизических внеатмосферных непилотируемых обсерваторий. Он предназначен для проведения астрофизических исследований галакти-
КА «Гранат» в полете
266


Глава 5
Внеатмосферная астрофизическая обсерватория «Гранат»
ческих и внегалактических источников космического излучения в рентгеновском и гаммадиапазонах электромагнитного излучения. Его задачей является проведение детальных исследований компактных и протяженных космических источников рентгеновского и мягкого гаммаизлучений.
Обсерватория задумана как работающий на орбите ИСЗ комплекс приборов, воспринимающий излучения в широчайшем диапазоне - от 2 кэВ до 100 МэВ. Ее появление открывало новые возможности для определения температуры тепловой плазмы в скоплениях галактик, рентгеновских пульсарах, аккреционных дисках вокруг черных дыр, для выявления космических объектов, где работают нетепловые механизмы излучения.
Научная программа КА «Гранат» включает:
- построение изображения с высоким разрешением и высокой чувствительностью участков небесной сферы в гамма и рентгеновском диапазонах, локализацию дискретных источников рентгеновского и гамма- излучений;
- исследование спектральных характеристик излучения космических источников в рентгеновском и гаммадиапазонах длин волн и поведения их во времени;
- измерение линейной поляризации излучения рентгеновских источников;
- исследование фонового рентгеновского излучения Вселенной, его мелкомасштабной изотропии;
- патрульное слежение за небесной сферой с целью обнаружения и изучения источников рентгеновского и гаммаизлучений.
Программой полета предусмотрено проведение научных исследований в течение восьми месяцев. Запуск КА «Гранат» осуществлен 1 декабря 1989 г. Начальные параметры рабочей орбиты КА «Гранат» выбраны с таким расчетом, чтобы удовлетворить все требования со стороны разработчиков научной аппаратуры, служебных систем и наземных средств управления.
КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ СОЛНЕЧНО-ЗЕМНЫХ СВЯЗЕЙ И МАГНИТОСФЕРЫ ЗЕМЛИ
Космические аппараты серии «Прогноз»
Космические аппараты серии «Прогноз» - специализированные спутники Земли с возможностью установки на каждом из них комплекса научных приборов, отличающегося от предыдущих. Они обладают
267


Развитие отечественных автоматических КА в 1980-е гг.
возможностью проводить длительную непрерывную передачу данных в реальном времени; предназначены для проведения астрофизических исследований, изучения солнечной активности и природного механизма солнечно-земных связей.
Серия состоит из 12 автоматических космических аппаратов (КА «Прогноз-1» - «Прогноз-12»), запущенных в разные календарные сроки - с 1972 по 1996 г. Аппараты дважды модернизировались. Для каждого из аппаратов серии «Прогноз» предусмотрена своя научная программа, в основе которой заложено решение следующих фундаментальных научных проблем;
- изучение физических характеристик солнечной плазмы, частиц солнечных космических лучей, межпланетного магнитного поля, не возмущенных земной магнитосферой, а также длительная регистрация электромагнитного излучения Солнца;
- изучения процессов, происходящих внутри магнитосферы и на ее границе.
При выборе параметров орбит спутников «Прогноз» принимались во внимание следующие основные требования:
- обеспечение возможности выполнения научной программы;
- обеспечение возможности продолжительной связи наземных измерительных пунктов со спутником для управления бортовыми системами, получения траекторией, научной и оперативной информации, а также для продолжительных сеансов радиосвязи при регистрации данных научных приборов в реальном времени;
КА «Прогноз» в полете
- обеспечение длительного времени существования орбиты без проведения коррекции ее параметров;
- использование для выведения спутников на орбиты находящихся в эксплуатации PH и отработанных трасс их полета (использование ранее разработанных ракетносителей и наземных средств существенно сократило финансовые и материальные затраты на создание ракетнокосмического комплекса).
Выведение искусственных спутников Земли на высокоапогейные орбиты является сложной задачей.
антенна приемника штанга низкочастотного излучения
магнитометра электромагнитного поля
радиокомплекса
Модернизированный аппарат СОМ серии «Прогноз»
268


Глава 5
Следует отметить, что обеспечение устойчивости существования орбиты путем соответствующего выбора даты и времени запуска позволило отказаться от разработки и установки на спутнике сложной и имеющей большой вес системы автономной коррекции.
КА «Прогноз» выводился ракетойносителем «Молния» вначале на промежуточную орбиту, а затем разгонным ракетным блоком «Луна» - на начальную расчетную орбиту со следующими параметрами: апогей 500 км, перигей - 235 км, наклонение орбиты - 65 °. С течением времени параметры орбиты претерпевают некоторые изменения под влиянием поля тяготения Луны и Солнца.
КА «Прогноз-1»
КА «Прогноз-1»запущен 14 апреля 1972 г. с космодрома Байконур. Параметры рабочей орбиты: высота в перигее - 956 км, высота в апогее - 201 ООО км, наклонение - 65 °, период обращения - 97 ч. Масса космического аппарата - 845 кг. Задачи научных исследований:
- получение данных о радиационной активности Солнца с целью обеспечения необходимой информацией службы радиационной безопасности;
- изучение физики солнечных вспышек и солнечных космических лучей;
- изучение свойств межпланетной среды и взаимодействия солнечного ветра с магнитосферой Земли.
КА «Прогноз-2»
КА «Прогноз-2» запущен 29 июня 1972 г. с космодрома Байконур. Параметры рабочей орбиты: высота в перигее - 551,4 км, высота в апогее - 201000 км, наклонение - 65 °, период обращения - 97 ч. Масса космического аппарата - 845 кг. Задачи научных исследований те же, что для КА «Прогноз-1». Дополнительно установлены приборы французского производства для проведения экспериментов по изучению характеристик солнечного ветра внешних областей магнитосферы прибор «Калипсо», а также по исследованию гамма- излучения Солнца и поиску нейтронов солнечного происхождения - прибор «Снег-1».
КА «Прогиоз-3»
КА «Прогноз-3» запущен 15 февраля 1973 г. с космодрома Байконур. Параметры рабочей орбиты: высота в перигее - 590 км, высота в апогее - 200270 км, наклонение - 64,98 °, период обращения - 96 ч. Масса космического аппарата - 836 кг. Задачи научных исследований те же, что для КА «Прогноз-1».
КА «Прогноз-4»
КА «Прогноз-4» запущен 22 декабря 1974 г. с космодрома Байконур. Параметры рабочей орбиты: высо¬
та в перигее - 634 км, высота в апогее - 199000 км, наклонение - 65 °, период обращения - 95,66 ч. Масса космического аппарата-893 кг. Задачи научных исследований те же, что для КА «Прогноз-1». Существенно увеличено количество научных приборов и расширены научные исследования.
КА «Прогноз-5»
КА «Прогноз-5» запущен 25 ноября 1976 г. с космодрома Байконур. Параметры рабочей орбиты: высота в перигее - 498 км, высота в апогее - 195120 км, наклонение - 65 °, период обращения - 95,2 ч. Масса космического аппарата-896 кг. Задачи научных исследований те же, что для КА «Прогноз-1». Установлена модернизированная, более точная научная аппаратура, позволившая проводить более тонкие измерения.
КА «Прогноз-6»
КА «Прогноз-6» запущен 22 сентября 1977 г. с космодрома Байконур. Параметры рабочей орбиты: высота в перигее - 495,5 км, высота в апогее -197885 км, наклонение - 65,4 °, период обращения - 94,8 ч. Масса космического аппарата - 894 кг. Задачи научных исследований те же, что для КА «Прогноз-1». Широко проводилась спектрометрия рентгеновских лучей, протонов и ядер в релятивистской области, УФ-излучения, электронов в области высоких энергий с помощью французских приборов «Жемо-С2» и «Снег-2МП», гаммаспектрометров.
КА «Прогноз-7»
КА «Прогноз-7» запущен 30 октября 1978 г. с космодрома Байконур. Параметры рабочей орбиты: высота в перигее - 467 км, высота в апогее - 199300 км, наклонение - 65 °, период обращения - 95,74 ч. Масса космического аппарата - 940 кг. Задачи научных исследований те же, что для КА «Прогноз-1»: продолжение исследований радиационной активности Солнца, солнечной плазмы и межпланетной среды, проведение совместных экспериментов СССР по программе «Интеркосмос» с ЧССР (приборы «Плазмаг», РФ-2П), ВНР (прибор «Плазмаг»), Францией (приборы «Снег-2МП», «ЖемоС2», «Галактика»), Швецией (прибор «Промикс»). Увеличен состав научных приборов.
КА «Лрогноз-8»
КА «Прогноз-8» запущен 25 декабря 1980 г. с космодрома Байконур. Параметры рабочей орбиты: высота в перигее - 556,5 км, высота в апогее -198770 км, наклонение - 65 °, период обращения - 95,39 ч. Масса космического аппарата - 934 кг. Основной научной задачей комплекса экспериментов являлось исследование тонкой структуры ударной волны и магнитопаузы,
269


Развитие отечественных автоматических КА в 1980-е гг.
а также некоторые вопросы физики магнитосферы и солнечной активности.
КА «Прогноз-9»
КА «Прогноз-9» запущен 1 июля 1983 г. с космодрома Байконур. Параметры рабочей орбиты: высота в перигее - 361 км, высота в апогее - 727620 км, наклонение - 65,3 °, период обращения - 25,46 сут. Масса космического аппарата - 933 кг.
Автоматический космический аппарат «Прогноз-9»: 1 - панель солнечной батареи; 2 - датчик солнечной ориентации; 3 - радиотелескоп «Реликт»
КА «Прогноз-10»
КА «Прогноз-10» запущен 26 апреля 1985 г. с космодрома Байконур. Параметры рабочей орбиты: высота в перигее - 400 км, высота в апогее - 200000 км, наклонение - 65 °, период обращения - 4 сут. Масса космического аппарата - 933 кг. Научная программа выполнялась врамках международного проекта «Интершок». Основная цель - исследование структуры и характеристик ударной волны и магнитопаузы, возникающих при взаимодействии солнечного ветра с магнитосферой Земли. В ходе полета была получена важная информация о радиационной обстановке в околоземном пространстве.
I
к
КА «Прогноз-11» («Интербол-1») и КА «Лрогноз-12» («Интербол-2»)
Еще два аппарата серии «Прогноз» - КА «Про- гноз-11» («Интербол-1») и КА «Прогноз-12» («Интербол-2»), созданные на базе СО-М2, стали основой для реализации уникального международного проекта «Интербол», описание которого приводится ниже. КА «Прогноз-11» («Интербол-1») запущен с космодрома Плесецк 3 августа 1995 г. КА «Прогноз-12» («Интербол-2») запущен с космодрома Плесецк 29 августа 1996 г.
Миссия «Интербол»
Реализация миссии «Интербол» (КА «Интербол-1» и «Интербол-2»), по признанию мировой научной общественности, является выдающимся вкладом в исследование физики околоземного пространства и солнечно-земных связей. Главной ее целью было изучение физических механизмов, которые ответственны за передачу энергии солнечного ветра в магнитосферу, ее накопление там и последующую диссипацию в хвосте и авроральных областях магнитосферы, в ионосфере и верхней атмосфере во время магни- тосферных суббурь.
Уникальность проекта связана с тем, что, наряду с изучением глобальных, крупномасштабных явлений в околоземном космическом пространстве, исследуется тонкая, мелкомасштабная структура явлений, что возможно на основе сопоставления данных, полученных от основных аппаратов и их субспутников. Для реализации проекта «Интербол» предусмо-
КА «Прогноз-10» Проект «Интербол»
270


Глава 5
Схема научного эксперимента миссии «Интербол»
трена организация одновременной работы четырех ИСЗ. Одна пара в составе основного КА «Интербол» и субспутника «Магион», запускаемого вместе с основным, затем отделяемого от него, работает на высокоэллиптической орбите, апогей которой проходит через хвостовую область магнитосферы на расстоянии более 100000 км от Земли, другая пара - на орбите с высотой апогея 20000 км, пересекающей авроральную область магнитосферы Земли над овалом полярных сияний.
Космические аппараты «Интербол-1» и «Интербол-2» близки по конструкции, отличаются только установленными на их борту комплексами научной и вспомогательной аппаратуры. Первый КА проекта «Интербол-1» (хвостовой зонд) - с его субспутником «Магион-4» запущен на орбиту с апогеем 193000 км и наклонением 62,8 °. Второй КА - «Интербол-2» (авро- ральный зонд) - с субспутником «Магион-5» запущен на орбиту с апогеем 20000 км и наклонением 62,8 °. Выведение космических аппаратов на рабочие орбиты осуществлено с помощью ракетносителей «Молния».
Отделение субспутников производилось через 4 сут. после старта.
Используя спутники «Прогноз», ученые сумели охватить измерениями три существенно различающиеся по своим свойствам области околоземного пространства: собственно магнитосферу, непосредственно прилегающую к ней межпланетную среду, на которую влияние геомагнитного поля практически не распространяется, и пограничную, подверженную наибольшим возмущениям область взаимодействия солнечной плазмы с магнитосферой. Исследования позволили сформулировать качественную, а в ряде случаев и количественную картину физических процессов, протекающих в околоземном пространстве на расстояниях в десятки и сотни земных радиусов, их связи с процессами и межпланетной среде. Стало ясно, что ионосфера Земли - лишь самая нижняя часть ее обширной плазменной оболочки. Выше лежит магнитосфера, заполненная плазмой, которая постоянно «подпитывается» солнечным ветром - истекающим от Солнца потоком плазмы.
271


Развитие отечественных автоматических КА в 1980-е гг.
С.С.Ка£емш, А.А.Кхиакаиа&, '1Л.На6ика&
ГП «КБ «Южное» им. М.К.Янгеля» ГП «ПО «Южный машиностроительный завод» им. А.М.Макарова»
КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ РАДИОЭЛЕКТРОННОГО НАБЛЮДЕНИЯ
Начало работ по созданию космических средств радиоэлектронного наблюдения относится к августу 1960 г., когда впервые была поставлена задача разработки в интересах Министерства обороны СССР первого экспериментального космического аппарата ДС-К8 с целевым назначением отработки методов и средств определения параметров радиолокационных сигналов РЛС систем оборонного назначения. Проведенные исследования с помощью аппаратуры, установленной на космическом аппарате ДС-К8, показали необходимость и целесообразность создания более совершенной специальной аппаратуры и специализированных КА для ее размещения. Было принято решение о реализации двухэтапной схемы развертывания опытно-конструкторской работы по созданию космических средств радиотехнического наблюдения за радиолокационными системами.
Первым этапом предусматривались разработка, с учетом опыта создания унифицированных кос¬
мических аппаратов модификаций ДС-У1 и ДС-У2, и запуск двух экспериментальных космических аппаратов ДС-К40, на которые устанавливалась специальная аппаратура, модернизированная в части чувствительности, габаритов и весовых характеристик. Запуски обоих аппаратов ДС-К40, состоявшиеся в 1965-1966 гг., оказались неудачными из-за аварий ракеты-носителя. Вторым этапом развития направления явилось создание космических аппаратов радиотехнического наблюдения как элементов системы «Целина» на базе значительно облегченной специальной аппаратуры, выполненной на микро- элементной базе.
КА «ЦЕЛИНА-О»
Назначение аппарата - обзорное радиотехническое наблюдение. Постановщики целевой задачи - организации Министерства обороны и Министерства радиоэлектронной промышленности СССР.
В ходе эксплуатации системы «Целина-О» была выполнена модернизация космического аппарата «Целина-О». Новой комплектации аппарата было присвоено обозначение «Целина-OK». Всего выведено на орбиту 35 космических аппаратов «Целина-О» и 3 космических аппарата «Целина-OK». Все аппараты запущены с космодрома Плесецк.
272


Глава 5
КА «ЦЕЛИНА-Д»
Назначение аппарата - детальное радиотехническое наблюдение. Постановщики целевой задачи - организации Министерства обороны и Министерства радиоэлектронной промышленности СССР.
В общей сложности на орбиту с космодрома Плесецк выведено 70 аппаратов «Целина-Д». Планирование запусков космических аппаратов осуществлялось из условия построения и поддержания орбитальной группировки заданного состава и конфигурации.
Космические аппараты «Целина-О» и «Целина-Д» входили в состав системы «Целина», разработка которой началась в 1964 г. Космический аппарат «Целина-О» предназначался для проведения обзорных радиотехнических наблюдений. Он был неориентиру- емый, оригинальной конструкции, с использованием некоторых узлов ранее созданных космических аппаратов, с солнечными источниками питания.
Целевым назначением космического аппарата «Целина-Д» являлось ведение детальных радиотехнических измерений с помощью бортовой аппаратуры путем приема, анализа и высокоточной привязки к местности источников радиотехнических сигналов. Этот космический аппарат относится к классу ориентируемых в орбитальной системе координат и отличается от ранее разработанных КА более сложным комплексом специальной и обеспечивающей аппаратуры.
Опыт эксплуатации космических аппаратов «Целина-О» и «Целина-Д» в составе системы «Целина» продемонстрировал высокую эффективность выполнения целевых задач, обусловленную принятыми техническими решениями, а также позволил установить потенциальные возможности дальнейшего совершенствования комплексов радиотехнического наблюдения. На основе результатов анализа функционирования системы «Целина» и перспектив развития бортовой специальной и обеспечивающей аппаратуры был определен ряд основополагающих технических решений применительно к космическому аппарату следующего поколения «Целина-2», принятому к разработке в 1972 г., а именно:
- совмещены в одном космическом аппарате функции обзорного и детального наблюдения;
- расширен частотный диапазон;
- расширена полоса обзора детального наблюдения;
- улучшены характеристики периодичности и оперативности наблюдения (в частности, предусмотрена передача специальной информации на Землю через космический аппарат-ретранслятор);
- выбрана квазисинхронная орбита, обеспечивающая повышение эффективности контроля за изменением радиотехнической обстановки;
- выбраны состав и функции бортового комплекса управления с учетом использования его в структуре автоматизированной системы управления космическим аппаратом;
- увеличено время активного существования космического аппарата;
- существенно возросли такие показатели космического аппарата, как масса аппаратуры бортового специального комплекса, объем информации, точность ориентации, мощность системы электроснабжения.
КА «ЦЕЛИНА-Р»
Назначение аппарата - наблюдение источников радиоизлучений. Постановщики целевой задачи - организации Министерства обороны, Министерства радиоэлектронной промышленности и Министерства промышленности средств связи СССР. Всего выведено на орбиты с космодрома Плесецк четыре аппарата «Целина-Р».
КА «Целина-Р»
КА «ЦЕЛИНА-2»
Назначение аппарата - обзорное и детальное радиотехническое наблюдение. Постановщики целевой задачи - организации Министерства обороны и Мини-
273


Развитие отечественных автоматических КА в 1980-е гг.
КА «Целина-2»
стерства радиоэлектронной промышленности СССР. Всего до сентября 1998 г. выведено на орбиты с космодрома Байконур 19 аппаратов «Целина-2».
В 1980-е гг. на основе космического аппарата «Целина-Д» была создана комплектация аппарата «Целина-P», оснащенная специальной аппаратурой для наблюдения источников радиоизлучений. Ввод космического аппарата «Целина-P» в эксплуатацию обеспечил решение задач радиоэлектронного наблюдения в необходимом объеме.
В конструктивно-аппаратурном плане космический аппарат «Целина-2» подобен аппарату «Целина-Д», но имеет существенно более высокие тактико-технические и эксплуатационные характеристики. Успешные запуски КА «Целина-2» на носителе «Протон» проведены 28 сентября 1984 г. и 30 мая 1985 г. Летно-конструкторские испытания этих КА были продолжены, уже с использованием ракеты-носителя «Зенит», с октября 1985 г. В процессе летных испытаний практически началась эксплуатация системы «Целина-2» в интересах Заказчика (МО СССР). Ракета-носитель и космический аппарат были приняты на вооружение в составе космической системы «Целина-2» в 1990 г. и эксплуатировались по заказам МО РФ до 2012 г. Всего выведено на орбиты 19 аппаратов «Целина-2».
С.С.Ка£емш, /t.rf.КалскамЖ, W.HaiwcoS
ГП «КБ «Южное» им. М.К.Янгеля» ГП «ПО «Южный машиностроительный завод» им. А.М.Макарова»
КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ ПРИРОДОРЕСУРСНОГО НАПРАВЛЕНИЯ
В конце 1970-х гг. КБ «Южное» совместно с учеными ряда институтов АН СССР и АН УССР, а также ЦНИИмаш стало развивать новое, очень перспективное направление, связанное с созданием средств дистанционного зондирования и исследования Мирового океана. Анализ состава задач исследований природных ресурсов, проработанных к тому времени в ряде российских и украинских академических и ведомственных институтов, а также в структуре Гидрометеослужбы СССР, показали целесообразность поиска быстрых путей создания космической платформы, уже увязанной с недорогой по тому времени ракетой-носителем «Циклон-3», с тем чтобы форсировать отработку средств и методов зондирования Земли и океана из космоса и выйти на создание эксплуатационной системы.
Задание на развитие направления работ по использованию средств космической техники для решения природоресурсных задач было впервые сформировано на государственном уровне в постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 5 мая 1977 г., предусматривающем разработку и создание государственной космической эксплуатационной системы исследования природных ресурсов Земли «Ресурс». КБ «Южное» этим постановлением поручено создание космической подсистемы «Океан» для проведения комплексного изучения океана в интересах разработки теории долгосрочного прогноза погоды и климата, внедрения ее в практику народного хозяйства, создания теоретических основ рационального использования биологических и минеральных ресурсов океана и обеспечения всесторонней хозяйственной деятельности на шельфе и отдельных акваториях, обеспечения оптимального и безопасного плавания, контроля за загрязнением океана.
КА «ОКЕАН-Э» № 1
Назначение аппарата:
- проверка и отработка принципов построения аппаратуры активного зондирования поверхности океана из космоса;
274


Глава 5
КА «Океан-Э» № 1
- отработка методов комплексной обработки информации бортовых приборов и контактных данных;
- отработка взаимодействия потребителей информации и средств получения и обработки данных.
Постановщики экспериментов - Конструкторское бюро «Южное», Морской гидрофизический институт АН УССР, Институт радиоэлектроники АН СССР, Особое конструкторское бюро Московского энергетического института.
Запуск космического аппарата осуществлен с космодрома Плесецк («Космос-1076»). Успешные испытания космического аппарата подтвердили правильность всех принципиальных решений, заложенных при разработке.
КА «ОКЕАН-Э» No 2
Назначение аппарата:
- совершенствование методик и алгоритмов автоматизированной обработки дистанционных и контактных данных;
- проверка и отработка базовой исследовательской аппаратуры;
- отработка методов комплексной обработки информации различных приборов и контактных данных;
- отработка взаимодействия потребителей информации и средств получения и обработки данных.
Постановщики экспериментов - Конструкторское бюро «Южное», Морской гидрофизический институт АН УССР, Институт радиоэлектроники АН СССР, Особое
КА «Океан-Э» № 2
конструкторское бюро Московского энергетического института.
Аппарат выведен на орбиту с космодрома Плесецк («Космос-1151»). Построены карты температур Северной Атлантики. Определен возраст льдов с оценкой в две-четыре градации и индекса цвета водной поверхности в шести измерительных каналах в видимой области спектра.
КА «ОКЕАН-ОЭ»
Назначение аппарата;
- оперативное обеспечение потребителей регул ной информацией о ледовой обстановке в поляр| областях;
275


Развитие отечественных автоматических КА в 1980-е гг.
- накопление потребителями данных по использованию дистанционного зондирования с помощью космических средств;
- отработка исследовательской аппаратуры;
- совершенствование методов и средств дистанционного зондирования ледовых полей.
Постановщики экспериментов - Конструкторское бюро «Южное», Морской гидрофизический институт АН УССР, Институт радиотехники и электроники АН УССР, Институт радиоэлектроники АН СССР, Особое конструкторское бюро Московского энергетического института, Научно-исследовательский институт космического приборостроения.
Были успешно выведены на орбиту с космодрома Плесецк два космических аппарата «Океан-ОЭ» («Космос-1500» и «Космос-1602»). Фактический срок активного существования космического аппарата в несколько раз превысил расчетное значение. Результаты работы космического аппарата показали, что он может успешно решать практические народно-хозяйственные задачи. Это послужило основанием для подготовки решения о принятии космического аппарата в опытную эксплуатацию под индексом «Океан-01».
КА «ОКЕАН-01»
Назначение аппарата:
- оперативное обеспечение потребителей регулярной информацией о ледовой обстановке в полярных областях;
- накопление потребителями опыта по использованию данных дистанционного зондирования с помощью космических средств;
- отработка исследовательской аппаратуры;
- совершенствование методов и средств дистанционного зондирования ледовых полей;
- построение температурных карт северной и экваториальной Атлантики;
- изучение неоднородностей открытых акваторий Мирового океана.
Заказчик - Государственный комитет по гидрометеорологии СССР.
Всего выведено на орбиту шесть космических аппаратов «0кеан-01» («Космос-1766», «Космос-1869», последующие запуски регистрировались под наименованием «Океан»). Все запуски осуществлены с космодрома Плесецк. Полученная информация использовалась для решения важных научно-хозяйственных задач.
КА «ОКЕАН-О»
Назначение аппарата - изучение Мирового океана и суши в интересах народного хозяйства и наук о Земле, обеспечение глобальной оптической и микроволновой съемки с низким, средним и высоким разрешением. Данные дистанционных измерений предназначены для использования при решении следующих прикладных и фундаментальных задач:
- составление морских гидрометеорологических и специализированных прогнозов;
- обеспечение безопасности судоходства и выбора оптимальных маршрутов судов;
- обнаружение районов загрязнения поверхности морей и океанов;
- изучение деятельного слоя в океане;
- изучение континентального шельфа;
- определение и прогнозирование динамического и термодинамического состояния Мирового океана;
- определение поля ветров по дрейфу облаков;
- определение водозапаса облаков, границ зон осадков и их интенсивности;
КА «Океан-О»
276


Глава 5
- определение физического состояния ледового покрова (разрушенность, возраст, заснеженность, то- росность);
- распознавание типов или лесов;
- контроль за состоянием растительности и почвы;
- определение лесных и степных пожаров;
- экологический и кризисный мониторинг;
- исследования физико-геологических структур;
- сбор контактных данных с платформ и передачи их в центры обработки.
Заказчики - Национальное космическое агентство Украины, Российское космическое агентство.
Полученный опыт дал возможность с гораздо большим пониманием подойти к формированию требований к эксплуатационной системе второго этапа, основывающейся на использовании космического аппарата «Океан-О». Разработка этого уникального аппарата, объединяющего на одном борту радиолокационную, радиометрическую, оптико-электронную (видимого и инфракрасного диапазонов) исследовательскую аппаратуру, широкополосную радиолинию, аппаратуру сбора и передачи информации, была выполнена в 1980-1990-е гг.
После распада СССР дальнейшая разработка была возобновлена в конце 1990-х гг. как совместный рос¬
сийско-украинский проект. КА был запущен ракетой- носителем «Зенит» 19 июля 1999 г. Это самый крупный из разработанных КБ «Южное» аппаратов массой около 6,5 т. В его составе -13 уникальных исследовательских приборов, позволяющих проводить комплексные синхронные исследования в видимом, инфракрасном и микроволновом диапазонах, а также синхронные (космос - Земля) наблюдения с использованием данных с наземных и морских платформ. Две радиолокационные станции с правосторонним и левосторонним обзором позволяют осуществлять полное покрытие земной поверхности радиолокационной (всепогодной) съемкой. Информация радиолокаторов и сканеров малого разрешения, кроме традиционного «сброса» в центры приема, оперативно передавалась потребителям по радиолинии 137 МГц (более 1000 приемных станций в мире).
Управление спутником в полете осуществлялось из Центра управления, созданного в ЦНИИмаш (г. Королев Московской обл.), прием и обработка информации осуществлялась в г. Обнинске (Россия) и г. Чернигове (Украина). Спутник успешно проработал на орбите более два с половиной года (при гарантийном сроке один год) и передал большое количество ценной информации.
277


Глава 6
РАЗВИТИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ АВТОМАТИЧЕСКИХ КА в 1992-2022 гг.
Космические комплексы «Орлец», «Ресурс-ДК1», «Ресурс-П»
КА «Наука», «Энергия», «Эфир», «Бион-М», «Фотон-М» Космический комплекс «Метеор-ЗМ»
Космический комплекс «Канопус-В»
КА «Монитор-Э»
Система «Кондор-Э»
Начало работ по созданию Единой космической системы Космический комплекс «Спектр-Р»
КА «Электро-Л», «Зонд-ПП», «РЭЛЕК»
Космическая система «Лиана». КА «Лотос», «Пион»- КА «Ямал-100», «Ямал-200»
КА «БелКА»
КА ГП «КБ «Южное»
КА «Гонец», «Гонец-Д1», «Гонец-М»
КА «Молния-ЗК», «Меридиан»
КА «Луч-2», «Луч-5»
КА «Глонасс-М», «Глонасс-К», «Глонасс-К2»


Глава 6
'PH.AxuwnaS, /1.Н.Ашшисо£, А.Ъ.Стсраж
АО «РКЦ «Прогресс»
СОЗДАНИЕ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКИХ КК ШИРОКОПОЛОСНОГО И ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО ВИДОВОГО НАБЛЮДЕНИЯ
КК ШИРОКОПОЛОСНОГО ОБЗОРНОГО И ДЕТАЛЬНОГО НАБЛЮДЕНИЯ «ОРЛЕЦ»
КА «Янтарь-2К» и «Янтарь-4К1» обеспечивали в основном получение необходимой фотоинформации, но эти материалы не позволяли в требуемом объеме решать задачи, предъявляемые Заказчиком.
Исходя из предстоящих перед Заказчиком решаемых задач, требовался уровень разрешения, превышающий в 2-2,5 раза достигнутый уровень на обзорных «Зенитах» с одновременным увеличением в 2-4 раза полосы захвата и с многократной доставкой информации на Землю. Схема решения была найдена: крупногабаритный панорамный аппарат с вращающимся зеркалом, лентопротяжный тракт для формирования отдельных рулонов экспонированной фотопленки, капсульный автомат для приема из фотоаппарата рулонов фотопленки и транспортирования их к малогабаритной спускаемой капсуле и, наконец, сама малогабаритная спускаемая капсула. В качестве обеспечивающего модуля предлагалось использовать конструктивно-аппаратурную базу «Янтарь», но без спускаемого аппарата. Предложения по такому необычному космическому аппарату были сформированы совместно ЦСКБ и Красногорским заводом и представлены на рассмотрение Минобщемаша и Миноборонпрома. Министры
С.А.Афанасьев и С.А.Зверев не были уверены в реализуемости проекта, но поверили конструкторам и дали добро на оформление директивных документов.
Поэтому в конце 1970-х гг. в ЦСКБ совместно с широкой кооперацией были разработаны предложения по созданию космических комплексов широкополосного детального и обзорного фотонаблюдения с повышенной оперативностью доставки информации в спускаемых капсулах. Этот тип КК получил название «Орлец».
На совместном Научно-техническом совете Министерства общего машиностроения СССР и других заинтересованных министерств 1 июля 1977 г. были одобрены предложенные Советом Главных конструкторов порядок и этапность создания перспективных космических комплексов, включая «Орлец». Использо¬
вание в разработках конструктивной базы «Янтаря-2К» дополнялось внедрением новых технических решений в части более информативных фотообъективов, улучшенных фотопленок на тонкой основе, панорамных фотоаппаратов, унифицированных малогабаритных спускаемых капсул; для повышения оперативности доставки информации был разработан автомат для упаковки отснятой пленки в малогабаритные спускаемые капсулы и др.
ЦСКБ по результатам проектных работ была обоснована необходимость и целесообразность создания КК «Орлец» в два этапа. На первом этапе реализовывалось в полном объеме получение основных целевых характеристик. Выведение КА при этом обеспечивалось ракетой-носителем «Союз-У» или «Союз-У2». На втором этапе, после завершения отработки PH «Зенит», КА дополнительно оснащался рядом систем, обеспечивающих реализацию существенно большего срока активного существования и, соответственно, числа циклов доставки информации, что, естественно, требовало увеличения веса КА и перехода на ракету-носитель с более высокими энергетическими характеристиками. Оба этапа были реализованы с положительными результатами.
Создание КА явилось одной из сложнейших разработок комплексов фотонаблюдения, в ходе которой был создан скоростной панорамный фотоаппарат, малогабаритная спускаемая капсула, обеспечивающая повышенную точность посадки, для чего пришлось перейти от сферической формы к клиновидной. Для работы с большим числом СК, их снаряжения рулонами экспонированной фотопленки, подготовки к отделению от КА был создан автоматический роботизированный комплекс, получивший название «капсульный автомат». Он представлял собой сложнейший механический комплекс, обеспечивающий:
- хранение УМСК при орбитальном полете в требуемых температурных условиях;
- подачу УМСК в устройство снаряжения рулоном экспонированной пленки и закрытия УМСК специальной крышкой;
- рулонирование экспонированной пленки, подачу рулона и загрузку его в спускаемую капсулу;
- подачу снаряженной рулоном УМСК в устройство для ее закрутки до требуемых угловых скоростей с целью стабилизации полета после отделения от КА;
- отделение УМСК от КА.
Капсульный автомат - это высокоинтеллектуальный робот. Специалисты ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс» считают его эталоном инженерной мысли и прецизионного производства при создании робототехнических систем в ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс».
Конструктивно КА состоит из агрегатного отсека, приборного отсека, спецотсека, двух солнечных бата-
279


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
Общий вид КА широкополосного и обзорного фотонаблюдения «Орлец»:
I - агрегатный отсек; 5 - панорамный фото-
II - приборный отсек; аппарат;
III - спецотсек; 6 - антенна радиовер-
1 - антенна системы из- тикали-высотомера;
мерений; 7 - оптический блок ин-
2 - комплексная дви- фракрасной вертикали;
гательная установка; 8 - антенна «Маяк»;
3 - антенна командно- 9 - оптический блок
измерительной системы астрономического
«Куб-контур»; устройства;
4 - унифицированная 10-капсульный агрегат;
автоматическая спускав- 11 - солнечная батарея
мая капсула;
рей, устройства крепления, раскрытия и фиксации антенны (2 шт.), узла крышки бленды фотоаппарата, капсульного автомата, унифицированных малогабаритных спускаемых капсул. Как видно из рисунка, основное влияние на компоновочную схему оказали панорамный фотоаппарат, капсульный автомат и необходимость размещения достаточно большого количества СК.
В 1981-1985 гг. был разработан КК «Орлец» первого этапа («Орлец-1»). Он оснащался капсульным автоматом с восемью спускаемыми капсулами, и основные устройства капсульного автомата имели гидравлические приводы. Первый запуск состоялся 18 июля 1989 г., а 25 августа 1992 г. распоряжением президента № 261
космический комплекс был принят в эксплуатацию. Это был первый космический комплекс дистанционного зондирования Земли, принятый в штатную эксплуатацию в Российской Федерации. Всего на орбиту выведено в семь таких спутников. Срок их жизни на орбите первоначально составлял 58-60 сут. Однако два последних аппарата проработали соответственно 102 и 120 сут.
При создании «Орлеца» второго этапа за основу взят «Орлец-1». Но капсульный автомат, предназначенный для работы с 22 капсулами, пришлось разработать фактически заново: все его устройства были переведены на электроприводы, увеличен запас топлива двигательной установки, выполнены необходимые доработки СЭП. В итоге длительность активного полета увеличилась с 60 суток до полугода.
Летные испытания «Орлеца-2» начались запуском 26 августа 1994 г. Спутник под названием «Космос-2290» был выведен на эллиптическую орбиту с Hmi„ = 220,1 км, н = 315,3 км, наклонением 64,80 ° и
mm ’ ’ max ’ ’ ’
периодом обращения 89,56 мин. Задачи полета были выполнены полностью, и распоряжением президента № 1268 от 30 октября 1997 г. космический комплекс был принят в эксплуатацию.
25 сентября 2000 г. состоялся успешный запуск «Орлеца-2» № 2 («Космос-2372») на орбиту со следующими параметрами:
- наклонение - 64,8 °;
- минимальное удаление от поверхности Земли 220 км;
- максимальное удаление от поверхности Земли 364 км;
- период обращения - 90,1 мин.
Как сообщил пресс-центр РВСН, пуск КА «Космос-2372» на PH «Зенит» был посвящен памяти космонавта № 2 Г.С.Титова. Это был последний полет «Орле- ца-2». Эксплуатация же «Орлеца-1» продолжалась до 2006 г. В разработках по созданию КА принимали активное участие А.В.Чечин, Г.А.Подгорнов, Ю.А.Устинов, Н.П.Журавлев и многие другие.
ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ КК «РЕСУРС-ДК1»
В результате проведенных по тематике ДЗЗ работ Центр в кооперации с основными исполнителями создал значительный задел, который позволил создать (с учетом современных достижений в области оптико-электронной, вычислительной и радиопередающей техники) оптико-электронный космический комплекс «Ресурс-ДК1».
280


Глава 6
Общий вид КА «Ресурс-ДК1»
15 июня 2006 г. ракетой-носителем «Союз-У» с космодрома Байконур на орбиту был выведен КА «Ресурс-ДК1», штатная эксплуатация которого успешно осуществлялась в течение девяти с половиной лет.
Анализ снимков, получаемых с КА, подтвердил соответствие заявленным характеристикам. КК
«Ресурс-ДК1» - это первый российский космический комплекс, обеспечивающий детальную съемку в панхроматическом диапазоне и многозональную съемку земной поверхности с оперативной доставкой высокоинформативных изображений по высокоскоростной радиолинии на наземный комплекс приема обработки и распространения информации (НКПОР-ДК) в интересах социально-экономического развития России и международного сотрудничества. Это позволило восстановить паритет России в вопросах получения детальной информации с разрешением до 1 м.
КК «Ресурс-ДК1» создан ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс» совместно с широкой кооперацией предприятий-соисполнителей и в рамках Федеральной космической программы России. КА «Ресурс-ДК1» позволяет:
- вести съемку местности с разрешением до 1 м в панхроматическом диапазоне и до 2-3 м в трех узких спектральных диапазонах;
- получать снимки с указанным разрешением с шириной захвата земной поверхности до 28 км и протяженностью от 16 до 2100 км;
- вести съемку территории одновременно в одном-трех спектральных диапазонах и т.д.
Информация, получаемая с «Ресурс-ДК1», позволяет обеспечить:
- информационное обеспечение рационального природопользования и хозяйственной деятельности (составление кадастров природных ресурсов, топографическое и тематическое картографирование);
281


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
- контроль над состоянием источников загрязнения атмосферы, воды и почвы с целью обеспечения природоохранных органов федерального и регионального уровней информацией для принятия управленческих решений;
- оперативный контроль чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера с целью эффективного планирования и своевременного проведения мероприятий по ликвидации их последствий;
- обеспечение информацией ДЗЗ отечественных и зарубежных потребителей на коммерческой основе;
- научные исследования.
Имеющиеся возможности наземного программного обеспечения позволяют получить синтезированное цветное изображение с высоким пространственным разрешением.
«Ресурс-ДК1» - это автоматический КА с высокой степенью автономности, и хотя автоматизированная система управления КА реализована традиционно в виде бортового и наземного комплексов управления, связанных между собой командной радиолинией управления и радиолинией бортовой телеметрической системы, распределение задач между ними построено на совершенно новых принципах.
В составе КА успешно эксплуатируются также научные аппаратуры «Памела» и «Арина». Научная аппаратура «Памела», созданная итальянским Национальным институтом ядерной физики совместно с МИФИ, предназначена для решения фундаментальных проблем в областях космологии, физики космических лучей, физики гелиосферы и околоземного космического пространства. НА «Памела» - это уникальный по своим возможностям научный инструмент.
За годы работы научной аппаратурой «Памела», установленной на КА «Ресурс-ДК», передано на Землю более 30 ТБ научных данных, зарегистрировано более 4 млрд научных событий. За годы работы на орбите были получены революционные данные о фундаментальных процессах в Галактике, ставшие всемирно известными и потребовавшие пересмотра существующих представлений о генерации и распространении высокоэнергичных частиц. Практически впервые в мире получены экспериментальные результаты по проблеме существования частиц темной материи.
'РЯ.АхмашЖ, /1Л.4шшисс&, А.Ъ.Старож
АО «РКЦ «Прогресс»»
ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ КОСМИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС «РЕСУРС-П»
25 июня 2013 г. с космодрома Байконур состоялся запуск КА «Ресурс-П» № 1, разработанного и изготовленного в Государственном научно-производственном ракетно-космическом центре «ЦСКБ-Прогресс» (ныне АО «РКЦ «Прогресс»). Выведение КА «Ресурс-П» № 1 на орбиту осуществлено ракетой-носителем «Союз-2-1 б», также разработанной и изготовленной Центром.
Результаты функционирования КА «Ресурс-П» № 1 в целом и всех его систем и агрегатов на этапе летноконструкторских испытаний подтвердили высокую эффективность КА и выполнение требований технического задания Роскосмоса. КА «Ресурс-П» № 1 по решению Государственной комиссии 30 сентября 2013 г. принят в штатную эксплуатацию и до конца 2021 г. успешно работал в режиме штатной эксплуатации. 26 декабря 2014 г. состоялся успешный запуск КА «Ресурс-П» № 2, а затем, в 2015 г., - КА «Ресурс-П» № 3. В настоящее время с целью восполнения состава орбитальной группировки АО «РКЦ «Прогресс» ведется изготовление КА «Ресурс-П» № 4 и № 5.
Разработка космических аппаратов системы «Ресурс-П» базируется как на конструктивно-аппаратном заделе КА «Ресурс-ДК1», так и на позитивных результатах специальных проектных наработок по повышению его целевых и технических характеристик в следующих основных направлениях.
- обеспечение разрешения 1 м в панхроматическом диапазоне и 3-4 м в узких спектральных диапазонах при полете КА на околокруговой солнечно-синхронной орбите высотой Н = 475 км;
- увеличение количества узких спектральных диапазонов с трех до пяти и количества одновременно снимаемых спектральных диапазонов с трех до шести;
- обеспечение ширины полосы захвата до 38 км;
- обеспечение гиперспектральной съемки;
- обеспечение привязки снимков с точностью до 15 м;
- увеличение срока активного существования КА с 3 до 5 лет;
- введение режимов стереосъемки, съемки площадок, расширение возможностей азимутальной съемки и ряд других характеристик.
КК «Ресурс-П» создан в рамках Федеральной космической программы России совместно с широкой кооперацией российских предприятий соисполнителей.
282


Глава 6
Антенна бортового синхронизирующего координатновременного устройства
Агрегатныйотсек
Объединенная двигательная установка
Антенна командно измерительной системы
батарея
Гиперспектральная аппаратура
Антенное устройство выс окос корос тной радиолинии
Оптико-электронная
аппаратура
блок определения координат звезд
Измеритель угловой скорости волоконно-оптический с акселерометрами
Комплекс широкозахватной мультиспектральной аппаратуры
Инфракрасный построитель местной вертикали
Антенна командноизмерительной системы
Общий вид КА ДЭЗ «Ресурс-П»
КА «Ресурс-П» и космическая система в целом предназначены для высокодетального, детального широкополосного и гиперспектрального оптико-электронного наблюдения поверхности Земли, для чего на борту КА установлено три типа съемочной аппаратуры.
Первый тип аппаратуры - оптико-электронная аппаратура «Геотон-Л1»с системой приема и преобразования информации «Сангур-1У», которая обеспечивает высокодетальную съемку земной поверхности в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах. Второй тип - комплекс широкозахватной мультиспектральной аппаратуры, предназначенной для проведения дистанционной оптико-электронной съемки земной и водной поверхности в панхроматическом и мультиспектраль- ном диапазонах спектра. КШМСА представляет собой моноблок, состоящий из широкозахватной мультиспектральной аппаратуры высокого разрешения КШМСА-ВР и широкозахватной мультиспектральной аппаратуры среднего разрешения КШМСА-СР. Обе камеры состоят из одинаковых электронных блоков и отличаются объективами, которые изготовлены специально для КА «Ресурс-П». Каждая камера обеспечивает съемку в панхроматическом и пяти узких муль- тиспектральных диапазонах. Работа камер может осу¬
ществляться как вместе, так и автономно. Третий тип - гиперспектральная аппаратура, предназначенная для получения информации о распределении поля спектральной энергетической яркости Земли в 255 узких спектральных каналах видимого и ближнего инфракрасного диапазона. Информация, получаемая ГСА, используется для решения широкого круга задач в интересах потребителей: экологический мониторинг; сельское, лесное, водное хозяйство; гос- наркоконтроль.
Для КА «Ресурс-П» принципиально изменена схема получения панхроматического и мультиспектральных изображений: разработаны два типа матриц приборов с зарядовой связью, работающих в режиме временной задержки и накопления: панхроматические и мульти- спектральные.
Для обеспечения высоких потребительских и точностных свойств информации в состав бортового комплекса введена аппаратура сбора служебной информации. Принципиально новой технологией, реализованной на КА «Ресурс-П», стало применение высокоскоростных оптико-волоконных линий передачи видеоинформации от всей оптико-электронной аппаратуры в бортовое запоминающее устройство.
283


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
Это существенно уменьшило массу кабельной сети и повысило качество изображения. Электронная составляющая аппаратуры всех оптико-электронных систем ДЗЗ, установленных на КА, разработана и изготовлена в Центре и его филиале НПП «ОПТЭКС».
Центр является головным разработчиком не только КА и указанной выше оптико-электронной аппаратуры, но и системы управления, системы управления движением, спутниковой системы навигации, бортового программного обеспечения, сквозного тракта получения и доставки информации.
Параметры рабочей орбиты спутника обеспечивают беспропускное покрытие полосой обзора одиночного КА (950 км с высоты 475 км) районов земной поверхности в широтном поясе от 80° ю.ш. до 80° с.ш. с периодичностью не более трех суток. Периодичность покрытия районов земной поверхности полосами обзора двух КА ОГ - не более двух суток.
«Ресурс-П» - это автоматические КА с высокой степенью автономности. Поэтому управление космическими аппаратами, как сложной технической системой, требует знания следующих видов информации:
- текущее состояние системы;
- состояние системы в прошедшие моменты времени;
- прогнозируемые состояния системы на заданные моменты времени;
- изменения состояния элементов системы на интервале до заданного момента времени;
- модели функционирования системы во взаимодействии с окружающей средой на текущий момент и на прогнозируемые интервалы времени.
Автоматизированная система управления КА реализована традиционно в виде бортового и наземного комплексов управления, связанных между собой командной радиолинией управления и радиолинией бортовой телеметрической системы, но распределение задач управления полетом КА между БКУ и НКУ построено на принципах максимально возможной автономности и автоматизации управления средствами БКУ и ха¬
рактеризуется тем, что до 90 % этих задач приходится на долю БКУ.
Передаваемые с НКУ рабочие программы включают в себя географические координаты объектов, маршрутов, районов зондирования и ряд других технологических данных. Сложные виды зондирования, полномасштабную временную программу работы бортовых систем для реализации съемки заданной НКУ совокупности целей формирует уже БКУ по текущей навигационной информации, определяемой бортовыми средствами.
Бортовая вычислительная система «Салют-5М» с бортовым программным обеспечением является центральным управляющим элементом БКУ, решающим задачи взаимосвязанного управления всех подсистем КА и целевой аппаратуры по критериям эффективности КА в целом. В связи с этим вычислительный процесс организован в виде совокупности параллельных асинхронных процессов, а для обеспечения их мультипрограммной работы разработана специализированная операционная система с соответствующей диспетчеризацией программных функций.
Интеллектуальной основой БКУ является организующая система. В структуре ОС пять функциональных элементов (подсистем), реализованных в виде совокупностей бортовых программ. Наличие трех автономных подсистем среднего уровня (бортовое планирование, контрольно-диагностическое и баллистико-на- вигационное обеспечение) обеспечивает требуемый уровень управления полетом КА, а функциональное наполнение этих подсистем определяет степень интеллектуализации процессов управления.
Выбор объектов наблюдения, прием, обработка получаемой с борта КА целевой информации, ее распространение осуществляется головным оператором Научным центром оперативного мониторинга Земли (г. Москва). В НЦ ОМЗ реализован полный цикл обработки данных ДЗЗ, общепринятый в международной практике.
284


Глава 6
ТЯЛхметаЯ, /1Ж.4ншшса&, А.Ъ.Стораж
МАЛЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ РАЗРАБОТКИ АО «РКЦ «ПРОГРЕСС»
Первым малым космическим аппаратом, созданным в АО РКЦ «Прогресс», был МКА «Аист». МКА был создан совместно с Самарским национальным исследовательским университетом имени С.П.Королева.
МКА «Аист» № 1 был выведен на орбиту 19 апреля 2013 г., а 28 декабря 2013 г. был выведен на орбиту МКА «Аист» № 2 для решения тех же задач, какие были поставлены МКА «Аист» № 1.
Штатная работа обоих КА была полностью успешной. Целью создания МКА являлось решение образовательных, научно-технических и экспериментальных задач, демонстрация научно-технического и промышленного потенциала учебных и производственных организаций Самарской области, а также подготовка квалифицированных специалистов для ракетно-космической отрасли.
Наиболее перспективные технические решения, отработанные на МКА «Аист», легли в основу проекта опытно-технологического ОТ МКА «Аист-2Д». ОТ МКА «Аист-2Д» создавался АО РКЦ «Прогресс» также совместно с ведущими вузами Самарской области.
МКА предназначен для решения следующих задач:
- получение информации дистанционного зондирования Земли, отработка аппаратуры наблюдения, наземных средств управления, прием и обработка информации и методов обработки информации ДЗЗ с высоким разрешением;
- проведение экспериментов с научной аппаратурой.
На МКА установлена аппаратура наблюдения Земли и 6 видов научной аппаратуры, разработанной специалистами самарских университетов.
Основные характеристики МКА «Аист-2Д»
Разрешение (проекция пикселя) при съемке в надир:
- в панхроматическом диапазоне -1,5 м;
- в спектральных диапазонах - 4,5 м
Ширина полосы захвата в видимом диапазоне -
39 км
Разрешение в надире в ИК-диапазоне -122 м
Ширина полосы захвата в ИК-диапазоне - 47 км
Масса космического аппарата - 532 кг
Срок активного существования - 3 года
Автоматизированная система управления ОТ МКА «Аист-2Д», как и АСУ МКА «Аист», построена на базе командно-управляющей навигационной системы разработки «НИЛАКТ РОСТО» (г. Калуга).
Схема полета ОТ МКА «Аист-2Д», в отличие от МКА «Аист», предусматривает управление угловым движением МКА, а именно обеспечение постоянной ориентации панелей БС в направление на Солнце, а на участках работы аппаратуры наблюдения и в сеансах связи передачи целевой информации по высокоскоростной радиолинии, обеспечение высокоточной ориентации МКА в гармонической орбитальной системе координат. Это обеспечивается новой оригинальной СУД, созданной специалистами АО «РКЦ «Прогресс».
Обеспечение управления угловым движением, естественно, потребовало наличия на борту большого объема программного обеспечения. Потому в состав СУД была введена управляющая многофункциональная вычислительная система разработки НПП «Антарес», обеспечивающая размещение и работу всего БПО СУД.
Особенностью ОТ МКА «Аист-2Д» является также то, что вся БА, включая оптико-электронную аппаратуру, разработана и изготовлена в России, преимущественно на отечественной электронной компонентой базе.
Запуск ОТ МКА «Аист-2Д» осуществлен 28 апреля 2016 г. с помощью PH «Союз-2» этапа 1а совместно с
ОТ МКА 1 - блок определения координат звезд; 2,3,6- научная аппаратура;
4 - приемная антенна бортовой системы контроля и управления;
5 - солнечная батарея;
7 - антенна радиолокационного комплекса;
8 - передающая антенна бортовой системы кон-
«Аист-2Д»:
троля и управления;
9 - оптико-электронная аппаратура «Аврора»; 10- антенна радиолинии передачи целевой информации;
11 - прибор ориентации по Земле;
12 - оптико-электронная камера инфракрасного диапазона
285


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
КА «Ломоносов» разработки ВНИИЭМ, МКА «Татьяна» разработки МГУ и модуля научно-технологической аппаратуры «Контакт-Наноспутник» разработки Самарского национального исследовательского университета.
В ходе эксплуатации МКА «Аист-2Д» была подтверждена высокая надежность применяемой целевой и обеспечивающей аппаратуры.
В 2022 г. продолжается успешный полет ОТ МКА «Аист-2Д» в соответствии с программой полета МКА.
Полученный в ходе разработки и эксплуатации МКА «Аист-2Д» опыт позволил АО «РКЦ «Прогресс» в инициативном порядке разработать предложения по разработке нового картографического МКА «Аист-2Т».
Госкорпорацией «Роскосмос» было принято решение об открытии соответствующей опытно-конструкторской работы, выдано тактико-техническое задание на разработку КС «Аист-2Т» и заключен соответствующий контракт с АО «РКЦ «Прогресс» на создание КА «Аист-2Т» № 1 и № 2.
С 2021 г. ведется изготовление КА № 1 и № 2. Плановый срок запуска КА № 1, № 2 - 2023 г.
Основное назначение МКА «Аист-2Т» - съемка поверхности Земли для получения стереоскопических снимков. Стереопара космических снимков, т. е. два смежных перекрывающихся изображения одного участка местности, полученные с двух различных точек съемки, позволяют при наземной обработке сформировать цифровую модель рельефа отснятого участка.
Задачами, решаемыми на основе информации с МКА, являются: получение информационных данных
МКА «Аист-2Т»
для создания цифровых моделей рельефа, получение высотной информации о рельефе и объектах земной поверхности, получение информационных данных для создания и обновления карт, обеспечение актуальными данными ДЗЗ органов государственной власти, местного самоуправления и предприятий различных форм собственности, мониторинг чрезвычайных ситуаций.
В основу конструктивно-технологических решений, научно-технического задела по обеспечивающим системам (АСУ КА, СУД, СТР, СЭП и др.) были приняты наиболее перспективные технические решения, отработанные на МКА «Аист-2Д», с доработками при необходимости и возможности, учитывая современный уровень развития и состояния соответствующих космических технологий.
МКА «Аист-2Т» по основным характеристикам находится на уровне лучших зарубежных МКА. Разработка отечественного перспективного топографического МКА и развертывание орбитальной группировки на его основе соответствует основным мировым тенденциям развития космических средств ДЗЗ.
286


Глава 6
'РЯ.г4хлшпо&, /1.Н.т4шиакс&, г4.Ъ.Смсраж
АО «РКЦ «Прогресс»
КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ НАУЧНО- ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО И ПРИКЛАДНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
В процессе разработки космической техники постоянно имеется потребность апробирования в реальных условиях новых конструкционных материалов, приборов, агрегатов и целых систем, чтобы подтвердить их работоспособность при комплексном воздействии факторов космического полета. С другой стороны, необходимо знать характеристики среды, в которой происходят космические полеты. В связи с этим требуется всестороннее изучение космических лучей, рентгеновского и гамма-излучений, вариаций электрических полей и механизма их возникновения и т.д. Космические аппараты разработки ЦСКБ предоставляли и предоставляют уникальную возможность исследования поверхности и атмосферы Земли из космоса. В результате сформировались два направления: фундаментальное (исследование космического пространства) и прикладное (исследование влияния космического пространства на КА и живые организмы).
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ АВТОНОМНЫЙ СПУТНИК «НАУКА», КА «ЭНЕРГИЯ» И «ЭФИР»
Энергетические возможности ракеты-носителя 11А511У превышали потребности КА типа «Зенит». Этим обстоятельством удалось распорядиться творчески, использовав резерв выводимой массы и зоны полезного груза для создания попутных автономных спутников, предназначенных для проведения широкого круга исследований и экспериментов в космосе по программам Академии наук, промышленных предприятий, ученых и специалистов.
Для обеспечения указанных работ в 1968 г. был создан универсальный автономный спутник «Наука», выводимый на орбиту совместно с космическим аппаратом «Зенит-2М» и позволяющий устанавливать различного рода аппаратуру научного и прикладного характера. Головным разработчиком автономного спутника «Наука» было определено ЦСКБ, изготовителем - завод «Прогресс».
Спутник представлял собой герметичный контейнер с автономной системой отделения. Научная аппаратура
АС «Наука»
могла размещаться как внутри контейнера, так и снаружи, на его крышке. Состав научной аппаратуры мог принципиально изменяться в зависимости от целей и задач исследований, проводимых на каждом конкретном спутнике. Конструкция контейнера оказалась настолько удачной, что использовалась на космических аппаратах «Бион» и «Фотон».
Спутник имел системы телеметрического контроля, электропитания, поддержания теплового режима и управления бортовой аппаратурой. Научная информация передавалась на Землю по телеметрическому каналу. Масса спутника составляла 550-600 кг. После выполнения программы научных исследований автономный спутник отделялся от базового космического аппарата и сгорал в плотных слоях атмосферы.
Создание автономного спутника «Наука» позволило провести достаточно сложные исследования и эксперименты, получить уникальную научную информацию. Основные результаты исследований, проводимых в период с 1968 по 1975 г.:
- впервые в мире получен спектр фона гамма-квантов с энергией от 30 МэВ до 2 ГэВ;
- получено свыше 10000 стереофотографий, позволивших выявить зависимость темпов гамма-квантов от географической широты;
- обнаружено несколько новых источников рентгеновского излучения с энергией от 2 до 30 КэВ;
- впервые с КА найден источник жесткого рентгеновского излучения с угловыми размерами 2° х 15°.
В процессе летного эксперимента подтверждена эффективность применения сканирующих приборов для поиска локальных источников, получены новые данные по химическому составу космических лучей. Полученные данные позволили выявить регулярное изменение температуры, зоны теплового и холодного
287


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
течений Мирового океана, зафиксировать зоны плавающих льдов Антарктиды, уточнить температуру материковых льдов и структуру их поверхностного слоя. Проведена методика обнаружения зон облачных образований и осадков, необходимая для анализа синоптической обстановки над океаном и уточнения синоптических карт. Получено подтверждение перспектив использования радиодиапазона, особенно в комплексе с измерениями в инфракрасном диапазоне и с привлечением телевизионных изображений. Просмотрено 40 % небесной сферы. Изучен спектр галактических гамма-лучей, зарегистрировано более 10000 событий типа прохождения гамма-квантов; получены скорости счета гамма-квантов в экваториальной и высокоширотных областях; решен целый комплекс технических вопросов по использованию интегральных схем в условиях космического полета. Подобные эксперименты поставлены впервые в СССР. Изучены интенсивность и энергетический спектр гамма-излучения в области энергий 300-2000 МэВ. Эти данные использовались в мировой научной практике более 10 лет. Изучено тепловое радиоизлучение Земли и многое другое. Некоторые результаты прикладных экспериментов приведены в разделах по конкретным КА ДЗЗ. Всего было осуществлено 44 успешных запуска автономных спутников «Наука».
Развитие космической техники сделало возможным переход от косвенных методов исследования околоземного космического пространства к прямым, что открыло новый этап развития науки. Одним из основных вопросов астрофизики является проблема происхождения и распространения космических лучей. Данные исследования относятся к разряду фундаментальных и сопряжены с немалыми трудностями. Одним из существенных факторов, влияющих на чистоту экспериментов, является атмосфера Земли, оберегающая нас от пагубного влияния космического излучения,
но и не позволяющая его научно обоснованно исследовать. Вынос экспериментов в космос существенно расширяет возможности научных исследований в этих областях науки.
К созданию космических аппаратов для подобных исследований ЦСКБ приступило в 1969 г. разработкой двух космических аппаратов «Энергия». КА «Энергия» был предназначен для проведения научных исследований по следующим направлениям:
- изучение частиц сверхвысоких энергий (№ 1, № 2) и твердой составляющей межпланетной среды (№ 1) по программе сотрудничества социалистических стран в области изучения космического пространства;
- изучение ядерного взаимодействия частиц первичного космического излучения с энергией более 1012 эВ с ядрами эмульсии;
- изучение химического состава частиц первичного космического излучения (распределения по составу ядра) при энергиях более 1012 эВ;
- изучение энергетического спектра частиц первичного космического излучения в области энергии более 1012 эВ;
- изучение химического состава и физических свойств метеорных частиц.
В СА был установлен большой фотоэмульсионный блок с ионизационным калориметром массой 1200 кг. Снаружи СА устанавливались 8 контейнеров научной аппаратуры с ловушками метеорных частиц. КА совершал ориентируемый полет в течение шести суток. После полета прибор возвращался на Землю. По мнению специалистов, этого было вполне достаточно для набора статистики на данном этапе исследований.
Следующим этапом было создание космического аппарата «Эфир» со сроком активного существования 30 суток. Научная аппаратура представляла собой моноблок массой 2450 кг, состоящий из детекторов заряда, детектора энергии и блоков электроники. Научная
288


Глава 6
информация передавалась на Землю по телеметрическому каналу. Было запущено два космических аппарата «Эфир» (1984 г., 1986 г.), что позволило зарегистрировать около 20000 первичных частиц с энергией больше 1 х 1012 эВ. Подобная информация в то время была получена впервые в мировой практике космических исследований. Исследования в области фундаментальных вопросов космоса с середины 2006 г. продолжены и успешно реализовывались в рамках международного проекта «Памела» на КА «Ресурс-ДК1» и «Нуклон» на КА «Ресурс-П» № 2.
КА «БИОН-М» № 1
Для продолжения исследований в области космической биологии и биотехнологии в соответствии с Федеральной космической программой на 2006-2015 гг. был разработан космический аппарат «Бион-М». 19 апреля 2013 г. состоялся успешный запуск научно- исследовательского космического аппарата «Бион-М» № 1 разработки и производства самарского ракетно- космического центра «ЦСКБ-Прогресс».
Опыт, накопленный при разработке и эксплуатации 11 космических аппаратов типа «Бион», помог решить задачи создания существенно новых, обладающих улучшенными техническими характеристиками, значительно расширяющими спектр научных исследований, КА «Бион-М» с заменой устаревшей аппаратурной базы на современную и увеличением срока активного существования КА до 45 суток.
Доставка научной информации на Землю - по телеметрическим каналам на приемные станции, расположенные на территории России; в спускаемом аппарате с использованием системы «мягкой» посадки.
Конструкция космического аппарата «Бион-М» № 1 создавалась с использованием отработанных на КА «Бион» конструкторских и технологических решений, а также с применением современных технических методик, отработанных на других типах космических аппаратов разработки ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс». Конструктивно космический аппарат «Бион-М» состоит из следующих основных частей:
- спускаемого аппарата, предназначенного для размещения научной аппаратуры (в т.ч. в контейнерах с открывающимися и закрывающимися крышками) и последующего возвращения ее на Землю;
- приборного и агрегатного отсеков, предназначенных для размещения обеспечивающих полет систем, устройств и аппаратуры.
Космический аппарат «Бион-М» имеет ряд принципиальных отличий от предыдущих КА. В его состав включены:
- система электропитания с использованием солнечных батарей, что позволяет повысить энергопотребление обеспечивающей и научной аппаратуры и тем самым увеличить срок службы КА на орбите;
- модернизированная конструкция приборно-агрегатного отсека с жидкостным двигателем многоразового использования, что даст возможность выводить КА на более высокие орбиты;
- новая система обеспечения жизнедеятельности, основанная на использовании запаса кислорода в баллонах высокого давления.
Бортовой комплекс управления КА «Бион-М» разрабатывался как новое поколение БКУ КА научного назначения, разрабатываемых ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс». Необходимость разработки нового БКУ для КА «Бион-М» обусловлена заменой пороховой тормозной двигательной установки и системы исполнительных органов на объединенную двигательную установку, увеличением срока активного существования, реализацией системы электропитания КА на основе солнечной энергетической установки.
В качестве дополнительной полезной нагрузки вместе с аппаратом «Бион-М» № 1 был запущен малый космический аппарат многофункционального назначения «Аист», разработанный ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс» совместно с Самарским государственным аэрокосмическим университетом им.
С.П.Королева.
289


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
МКА «Аист»
Малый космический аппарат «Аист» предназначен для решения образовательных, научно-технических и экспериментальных задач. Он оборудован антенной для связи с Землей, фотоприемниками для преобразования солнечной энергии в электрическую, аппаратурой для управления спутником и для изучения частиц космического мусора, а также навигационной системой. Работа спутника рассчитана на срок до трех лет.
Телеметрическая информация со спутника «Аист» поступает на наземный командный пункт Центра приема и обработки информации центра «ЦСКБ-Прогресс». Вклад в исследования, направленные на решение проблем, возникающих при длительных космических полетах человека и экстремальных условиях жизнедеятельности, внесли и другие самарские вузы.
Так, на спутнике «Бион-М» № 1 находилась аппаратура, созданная для Самарского государственного медицинского университета учеными СГАУ им.
С.П.Королева. Прибор «Биоимпеданс» призван получить новые научные данные о состоянии живых клеток в условиях космического полета с помощью мониторинга биоимпедансных характеристик пробы культур клеток. Более 500 тысяч клеток костной и хрящевой ткани, подготовленных Институтом экспериментальной медицины и биотехнологий СамГМУ, в течение всего полета находились на специально разработанном носителе в контейнерах, заполненных особым раствором. Снимались оперативные показания о состоянии клеток, что позволит определить, как на них влияют невесомость и другие факторы космического полета. По мнению специалистов, этот эксперимент позволит медицине продвинуться в решении проблем опорно-двигательного аппарата, возникающих у космонавтов, встать на путь создания технологий по восстановлению утраченных или поврежденных тканей.
Эксперимент «Фито» был инициирован кафедрой фармакогнозии с ботаникой и основами фитотерапии СамГМУ при поддержке ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс». В рамках эксперимента на орбиту впервые отправились лекарственные растения: плоды расторопши пятнистой, семена мелиссы лекарственной и лимонника китайского. Эксперимент направлен на изучение воздействия условий микрогравитации на химический состав и физиологическое состояние плодов и семян лекарственных растений.
Прибор «Гравитон», разработанный и созданный в лаборатории СГАУ им. С.П.Королева, призван решить задачи оперативного анализа микрогравитационной обстановки на борту космического аппарата.
Эксперимент «Карбон», проводимый учеными Самарского государственного университета, направлен на комплексное воздействие факторов космического пространства на стойкость карбидокремниевых структур и чувствительных элементов на их основе в условиях открытого космоса.
Реализация программы научных исследований в длительном полете космического аппарата «Бион-М» № 1 стала новым этапом на пути познания механизмов действия факторов космического полета, прежде всего невесомости, на живые системы и в особенности на организм млекопитающих. Проект «Бион-М» № 1 стал первым в ряду намеченных в XXI в. полетов российских автоматических космических аппаратов с программой медико-биологических исследований.
КА «ФОТОН-М»
В 2002 г. был создан КА «Фотон-М» № 1. Модернизация КА «Фотон-М» № 1, по сравнению с КА «Фотон» № 12, заключалась в замене ряда систем на более современные, замене приборов СУД, реализующих режим нормальной ориентации КА, в доработке системы обеспечения теплового режима, частичной замене серебряно-цинковых источников тока на литиевые блоки питания и в ряде других мероприятий.
14 сентября 2007 г. с космодрома Байконур был произведен запуск КА «Фотон-М» № 3. КА был выведен на орбиту со следующими параметрами: наклонение 630°, минимальная высота - 262 км, максимальная высота 304 км. КА «Фотон-М» № 3 стал пятнадцатым КА, созданным на конструктивно-аппаратурной базе типа «Зенит». При его создании был учтен богатейший опыт эксплуатации КА этого типа, а также внедрена масса усовершенствований, сделавших его более эффективным и привлекательным для проведения экспериментов в космосе. Направления исследований:
290


Глава 6
в т.ч. 11 российских и 16 иностранных. Общая масса научной аппаратуры составляла 688 кг. Эксперименты с российской стороны разработаны специалистами КБОМ им. В.П.Бармина, ЦНИИМаш, ИМБП РАН, с зарубежной стороны - научными организациями стран - участниц Европейского космического агентства: Бельгии, Германии, Италии, Испании, Нидерландов и Франции, а также Канады и Швеции. Все работы проводились в рамках Федеральной космической программы России и в соответствии с долгосрочными соглашениями между Роскос- мосом и ЕКА.
На КА «Фотон-М» № 3 впервые проводился эксперимент с орбитальной тросовой системой. Целью эксперимента YES-2 являлось возвращение спускаемой капсулы из космоса на Землю с помощью троса. Доставка научной информации на Землю осуществлялась тремя способами:
- по телеметрическому каналу на приемные станции, расположенные на территории России;
- по системе ТЕЛЕСАПОТ на приемную станцию, расположенную в Швеции;
- в спускаемом аппарате с использованием «мягкой» посадки.
19 июля 2014 г. ракетой-носителем «Союз-2-1 а» был выведен на рабочую орбиту КА нового типа «Фотон-М» № 4, созданный в ОАО «РКЦ «Прогресс»
КА «Фотон-М» №3 в сборе
- выращивание кристаллов полупроводниковых материалов методами направленной кристаллизации, бести- гельной зонной плавки;
- проведение биологических исследований, в т.ч. исследований в области биологии клеток, изучения клеток костной ткани, а также проведение экспериментов с биологическими образцами в открытом космическом пространстве;
- проведение физиологических и биологических исследований на мы- шах-песчанках, тритонах и ящерицах;
- исследование влияния факторов космического полета на жизнедея- КА «Фотон-М» Ne 3:
9 - инфракрасный построитель местной вертикали (2 шт.);
10- антенна бортовой аппаратуры командно-измерительной системы (2 шт.);
11 - антенна радиотелеметриче- ской системы (2 шт.);
12 - пороховая тормозная двигательная установка
291
тельность микроорганизмов;
- проведение исследований в области физики жидкостей в условиях микрогравитации и др.
В ходе полета КА выполнено более 70 экспериментов по программам как российских, так и зарубежных ученых. На КА «Фотон-М» № 3 было размещено 27 экспериментальных установок,
1.2-антенны НА ТЕЛЕСАПОТ; 3-устройство крепления, раскрытия и фиксации антенн НА ТЕЛЕСАПОТ (2 шт.);
4 - СА;
5 - контейнер ХИТ;
6-ПО;
7 - платформа средств отделения;
8 - радиатор-охладитель;


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
по заказу Федерального космического агентства РФ. Традиционно основная часть НА в составе КА «Фотон-М» № 4 предназначена для экспериментов по космической технологии.
Запуск КА, его полет на активном участке и отделение от ракеты-носителя проходили в штатном режиме. Телеметрическая информация с борта космического аппарата о функционировании всех систем, ее обработка и анализ в течение всего полета обеспечивались в штатном режиме. Конструкция и бортовой комплекс обеспечили работоспособность и длительное функционирование КА в строгом соответствии с логикой работы бортового комплекса управления КА, в т.ч. в автономном режиме.
Вместе с тем после нескольких витков полета временно была нарушена связь наземного комплекса управления с КА по каналу выдачи команд. 26 июля 2014 г. с КА «Фотон-М» № 4 была восстановлена устойчивая связь, и дальнейший полет проходил без замечаний. Программа проведения экспериментов не была нарушена.
КА «Фотон-М» № 4 принципиально отличается от своих предшественников. У КА типа «Фотон» заимствована лишь конструкция СА с доработками, связанными с изменением состава бортовой обеспечивающей и научной аппаратуры. Конструктивно-аппаратурная база КА «Фотон-М» № 4 в основном заимствована с КА «Бион-М» № 1, за исключением системы жизнеобеспечения, которая была установлена на биоспутнике для живых «пассажиров». На «Фотоне-М» № 4 такой системы нет, т.к. основное предназначение КА - космические технологии: живые организмы используют тот запас кислорода, который находится в объеме СА.
Перед разработчиками КА стоял ряд задач: увеличить срок активного существования, улучшить характеристики микрогравитации на борту. Для этого были заменены система электропитания, двигательная установка и система управления КА.
Ранее в «Фотонах» для обеспечения электроэнергией использовались химические источники тока, и когда они расходовались, полет завершался. Как правило, длительность полета составляла не более 20 суток. На КА «Фотон-М» № 4 бортовые аккумуляторы заряжаются за счет солнечных батарей, что увеличивает срок активного существования спутника на орбите в зависимости от программы экспериментов. За счет перехода на солнечные батареи увеличено и среднесуточное энергообеспечение КА до 1400 Вт (среднесуточное электропотребление обеспечивающей аппаратуры - до 500 Вт, среднесуточное электропотребление научной аппаратуры - до 900 Вт).
Второе принципиальное отличие от предыдущих «Фотонов» - объединенная двигательная установка. При помощи этой установки есть возможность из-
КА «Фотон-М» № 4 при установке головного обтекателя ракеты-носителя
менять параметры орбиты КА после отделения от PH. Если раньше спутник мог работать только на той орбите, на которую была выведена PH (средняя высота около 300 км), то теперь появилась возможность изменять параметры орбиты КА для создания условий полета максимально благоприятных для постановщиков экспериментов. Кроме того, благодаря продуманной оптимальной компоновке обеспечена возможность оперативного съема на месте посадки КА части научной аппаратуры, эксперименты на которой требуют максимально быстрой доставки полученных био- и технологических материалов в наземные лаборатории.
Конструктивно космический аппарат «Фотон-М» № 4 состоит из спускаемого аппарата, приборного отсека и агрегатного отсека. Конструктивно СА представляет собой сферу диаметром 2,2 м с нанесенным на наружную поверхность теплозащитным покрытием для защиты от аэродинамического нагрева при прохождении плотных слоев атмосферы. На корпусе СА имеются люки, предназначенные для монтажа и обслуживания научной и обеспечивающей аппаратуры на предпри- ятии-изготовителе, космодроме и на месте посадки. Спускаемый аппарат - целевая часть КА. Это герме-
292


Глава 6
Солнечная
батарея
Спускаемый
аппарат
Антенна бортовой системы
телеметрически*
измерений
Платформа средств отделения
Электромагнит системы сброса кинетического момента
Радиатор-
охладитель
Антенна
бортовой
аппаратуры
командио-
измерительиои
системы
Приборный
отсек
КА «Фотон-М» № 4
тичный отсек, где размещается НА и средства, которые обеспечивают спуск и приземление. НА размещается как внутри, так и снаружи спускаемого аппарата. Общая масса возвращаемой НА, установленной внутри СА-до 421 кг. В приборном отсеке размещается аппаратура,
обеспечивающая функционирование КА: командная радиолиния, телеметрическая система, система управления, система электропитания. В агрегатном отсеке размещается объединенная двигательная установка и аккумуляторные батареи системы электропитания.
293


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
Л.АМакридаиса, А.'Е>./1ар$уна&, А.Л!Чуркмя, 'НЮМлыша, А&.ЧШруишя
СОВРЕМЕННЫЕ РАЗРАБОТКИ АО «КОРПОРАЦИЯ «ВНИИЭМ»
Традиционным для АО «Корпорация «ВНИИЭМ» является создание космических аппаратов и систем на их основе гидрометеорологического и природоресурсного назначения. За годы существования ВНИИЭМ создал несколько поколений автоматических космических аппаратов данного назначения: «Метеор», «Метеор-Природа», «Ресурс-О», первый в России геостационарный гидрометеорологический КА «Электро».
Однако диапазон космических интересов ВНИИЭМ за последнее десятилетие значительно расширился. В настоящее время в сферу деятельности Корпорации входят задачи не только гидрометеорологии, но и всего тематического спектра дистанционного зондирования Земли: от научного изучения планеты и окружающего космического пространства до картографии и мониторинга чрезвычайных ситуаций.
КОСМИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОГО НАБЛЮДЕНИЯ «МЕТЕОР-ЗМ»
С КА «МЕТЕОР-М»
В соответствии с Федеральной космической программой России были развернуты работы по созданию космического комплекса гидрометеорологического обеспечения «Метеор-ЗМ» с КА «Метеор-М», который по основным технико-информационным показателям должен соответствовать лучшим зарубежным аналогам. Головным разработчиком данного комплекса было определено АО «Корпорация «ВНИИЭМ». Эта сложная задача легла на плечи генерального директора ВНИИЭМ Леонида Алексеевича Макриденко.
Область применения КК «Метеор-ЗМ» включает в себя обеспечение подразделений Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, а также других ведомств оперативной космической информацией для решения ряда основных задач:
- анализа и прогноза погоды в региональном и глобальном масштабах;
- анализа и прогноза состояния акватории морей и океанов;
- анализа и прогноза условий для полетов авиации;
ЛА.Макриденко.
С 2004 по 2021 г. - генеральный директор АО «Корпорация «ВНИИЭМ». Д.т.н. Дважды лауреат премии Правительства РФ
- анализа и прогноза гелиогеофизической обстановки в околоземном космическом пространстве, состояния ионосферы и магнитного поля Земли;
- мониторинга климата и глобальных изменений;
- контроля чрезвычайных ситуаций;
- экологического мониторинга окружающей среды и др.
Изначально, в соответствии с ФКП России, в рамках ОКР «Метеор-ЗМ» планировалось создание всего трех КА: двух гидрометеорологических - «Метеор-М» № 1 и № 2 и одного океанографического - «Метеор-М» № 3. Дальнейшие планы по поддержанию орбитальной группировки связывались с серийным воспроизводством. Однако интересы тематических потребителей диктуют необходимость постоянного совершенствования характеристик бортовой целевой аппаратуры, введения в состав КА вновь создаваемых приборов и плановой модернизации служебной платформы. Поэтому в ФКП были внесены корректировки и ОКР была продолжена. При этом КА «Метеор-М» № 3 в связи со своей специализацией выделен в отдельную ОКР по созданию космической системы океанографического назначения «Океан». А последующие пуски гидрометеорологических КА должны осуществляться с нового российского космодрома Восточный.
Корпорация «ВНИИЭМ» совместно с кооперацией продолжила работы по усовершенствованию КА серии «Метеор-М», вследствие чего были разработаны еще два космических аппарата: «Метеор-М» № 2-1 и «Метеор-М» № 2-2.
В настоящее время ВНИИЭМ в рамках ОКР ведет разработку еще двух космических аппаратов: «Метеор-М» № 2-3 и № 2-4, - а также в рамках серийного изготовления создает «Метеор-М» № 2-5 и № 2-6.
Главным конструктором КК «Метеор-ЗМ» с КА «Метеор-М» был назначен Юрий Валерьевич Трифо-
294


Глава 6
ire?
SC-
AJ1.Чуркин.
С 2011 г. - главный конструктор КК «Метеор-ЗМ». К.тм. Лауреат премии Правительства РФ
нов. При нем был осуществлен запуск КА «Метеор-М» № 1. После скоропостижной кончины Ю.В.Трифонова главным конструктором космического комплекса был назначен его преемник и заместитель Александр Львович Чуркин.
Гидрометеорологические аппараты «Метеор-М»
Первый космический аппарат гидрометеорологического назначения «Метеор-М» № 1 космического комплекса «Метеор-ЗМ» был успешно выведен на орбиту 17 сентября 2009 г. с космодрома Байконур. По завершению летных испытаний 24 декабря 2009 г. КА «Метеор-М» № 1 решением Государственной комиссии принят в опытную эксплуатацию. В течение пяти лет КА эксплуатировался по целевому назначению. После отработки гарантированного срока существования космический аппарат передан на исследование главному конструктору.
КА «Метеор-М» № 1 положил начало воссозданию российской метеорологической орбитальной группировки, которая прекратила свое существование в связи с выходом из строя КА «Метеор-ЗМ» № 1 в 2006 г.
8 июля 2014 г. с космодрома Байконур был осуществлен успешный запуск КА «Метеор-М» № 2. По завершению летных испытаний 8 апреля 2015 г. КА «Метеор-М» № 2 решением Государственной комиссии принят в эксплуатацию. По заключению пользователей, качество информации, передаваемой КА «Метеор-М» № 2, соответствует лучшим образцам зарубежных аналогов.
Запуск КА № 2-1 состоялся 28 ноября 2017 г. с космодрома Восточный, однако из-за ошибки при выведении спутник не вышел на целевую орбиту. КА № 2-2 выведен на орбиту 5 июля 2019 г. и успешно функционирует.
Первые космические аппараты «Метеор-М» № 1 и № 2 были созданы на базе разработанной в АО «Кор-
КА «Метеор-М» № 1 на разгонном блоке «Фрегат» (Байконур)
порация «ВНИИЭМ» универсальной космической платформы «Ресурс-УКП» (СП-ll). Центральным звеном этой космической платформы является герметичный контейнер. Он имеет форму цилиндра диаметром 1400 мм и длиной 2900 мм. Термоконтейнер служит главным силовым элементом конструкции УКП, обеспечивающим прочность и жесткость КА, требуемые для выдерживания статических и динамических нагрузок в процессе запуска и эксплуатации в космическом пространстве, а также при транспортировке и других наземных операциях.
Из-за морального старения и снятия с производства различных элементов, разработки средств защиты от внешних воздействующих факторов космического пространства, также с учетом появления новых принципов работы, более совершенных датчиков и компьютерных средств, перспективных конструкционных материалов и технологий, продвинутых методов проектирования, программного обеспечения и других новшеств платформа и большинство служебных систем подверглись модернизации.
В термоконтейнере размещаются бортовые служебные системы, предназначенные для поддержания
295


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
Платформа
Солнечные батареи для полезной нагрузки
Зона отделяемых коммерческих нагрузок
Объем 2 х 0,28 = 0,56 м3 Масса до 400 кг
Внешняя приборная рама
Зона полезной нагрузки
Объем = 8,1 м3 Масса до 700 кг
Конструктивно-компоновочная схема «Ресурс-УКП»
жизнеспособности КА, и часть полезной нагрузки, предназначенной для установки только в герметизированных приборных отсеках. Внутри герметичного контейнера сохраняется заданный тепловой режим за счет циркуляции рабочего газа, состоящего главным образом из азота.
Снаружи термоконтейнера закреплена внешняя приборная рама для размещения на ней остальной полезной нагрузки массой до 700 кг. Кроме того, имеется привод, на оси которого расположены два комплекта панелей солнечной батареи, питающих электрической энергией УКП и КА в целом. Благодаря приводу, солнечная батарея ориентируется в направлении на Солнце.
Начиная с КА «Метеор-М» № 2-3 платформа полностью модернизирована.
В составе космических аппаратов (с № 1 по № 2-6) используются следующие бортовые служебные системы:
- бортовой комплекс управления, который представляет собой совокупность аппаратно-программных средств, предназначенных для управления информационными и служебными системами, а также для контроля их состояния на всех этапах испытаний и эксплуатации КА;
- система электроснабжения; обеспечивает потребителей электроэнергией в течение всего срока эксплуатации и на всех этапах полета КА;
- система терморегулирования; предназначена для поддержания температуры газовой среды в термоконтейнере и температурного режима наружной аппаратуры и внешних элементов конструкции КА;
- система ориентации корпуса; обеспечивает постоянную ориентацию КА в процессе орбитального полета;
- система ориентации батареи фотоэлектрической; предназначена для обеспечения максимально возможного энергоприхода от батареи фотоэлектрической;
- антенно-фидерные устройства;
• экспериментальные системы;
- система отделения от ракеты-носителя.
Для получения вышеуказанной информации на борту КА «Метеор-М» устанавливается следующая целевая аппаратура:
- многозональное сканирующее устройство малого разрешения МСУ-МР;
- комплекс многозональной спектральной съемки среднего разрешения КМСС;
- бортовой радиолокационный комплекс БРЛК (за исключением КА № 2-1, № 2-2);
- гелиогеофизический аппаратный комплекс ГГАК (за исключением № 2-1);
- модуль температурно-влажностного зондирования атмосферы МТВЗА-ГЯ;
- инфракрасный фурье-спектрометр ИКФС, устанавливается на КА начиная с № 2;
- радиокомплекс РК-СМ-МКА (устанавливается на КА начиная с № 2-1).
Целевая информация с КА «Метеор-М» № 1, № 2 и № 2-2 успешно используется для решения различных прикладных задач: мониторинг сельскохозяйственного землепользования, лесопользование (незаконные вырубки, лесовосстановление), лесные пожары, паводковая ситуация, снежный покров, ледовая обстановка, зарождение тайфунов, вулканическая деятельность, обзорные наблюдения за облачностью по всей территории России и миру.
296


Глава 6
Основными потребителями информации являются Минприроды, Росгидромет, МЧС, Минсельхоз, Минтранс, Минэкономразвития, Роскосмос, РАН, органы исполнительной власти субъектов Российской Федерации (Воронежской, Липецкой, Магаданской, Тамбовской, Волгоградской, Томской, Калужской, Владимирской, Кировской областей, Красноярского, Камчатского, Хабаровского краев, Республики Алтай) и др. Прием информации целевой аппаратуры КА «Метеор-М» осуществляют три центра федерального уровня, находящиеся в ведении Росгидромета (ФГБУ «НИЦ «Планета»): Европейский (Москва - Обнинск - Долгопрудный), Сибирский (Новосибирск), Дальневосточный (Хабаровск), а также находящийся в ведении Роскос- моса Научный центр оперативного мониторинга Земли АО «Российские космические системы» (НЦ ОМЗ оператор космического комплекса «Метеор-ЗМ»).
За период эксплуатации КА серии «Метеор-М» продемонстрирована надежная работа спутниковых систем и обеспечен значительный вклад в осуществление мониторинга окружающей среды (включая мониторинг чрезвычайных ситуаций) на территории Российской Федерации и за рубежом.
Океанографический космический аппарат «Метеор-М» № 3
Как уже говорилось выше, океанографический КА «Метеор-М» № 3 в связи со своей определенной спецификой выведен из состава гидрометеорологического космического комплекса «Метеор-ЗМ» в отдельную опытно-конструкторскую работу «Океан», которая планируется в рамках Федеральной космической программы России.
В рамках ОКР «Метеор-ЗМ» Корпорация «ВНИИЭМ» разработала эскизный проект по выработке основных технических характеристик и облика перспективного
КА «Метеор-М» Ne 3
океанографического КА «Метеор-М» № 3, а также провела ряд разработок и испытаний. Достигнутые результаты описаны ниже.
В техническом задании на создание КА «Метеор-М» № 3 Госзаказчиком специально отмечено, что основное назначение этого КА - всепогодный и независимый от освещенности радиолокационный мониторинг с использованием БРЛК с активной фазированной антенной решеткой.
Как и в случае гидрометеорологических КА «Метеор-М», заложенные в проект создания КА «Метеор-М» № 3 современные прогрессивные научно- технические решения позволят обеспечивать не только метеорологический и океанографический мониторинг, но и решение многих прикладных задач в интересах ряда ведомств-заказчиков и организаций-потребителей. В частности, на основании информации, получаемой с помощью КА «Метеор-М» № 3, планируется реализация следующих задач, имеющих важное хозяйственное и научное значение:
- обеспечение безопасности мореплавания, проведение фундаментальных и прикладных исследований ледяного покрова в приполярных акваториях Мирового океана и замерзающих морях, а также крупных озерах умеренных широт;
- прогноз, мониторинг и информационное обеспечение мероприятий по ликвидации последствий наводнений;
- оперативный контроль за состоянием водной среды и соблюдением правил использования континентального шельфа в исключительной экономической зоне РФ;
- своевременное обнаружение, определение площади и конфигурации разливов нефтепродуктов на водной поверхности, а также мониторинг динамики развития загрязнений акватории Мирового океана;
- мониторинг промысловых районов Мирового океана в целях информационного обеспечения производственной деятельности рыболовного флота;
- исследование принципов тепло- и массоперено- са на границе раздела океан - атмосфера в интересах решения прикладных и фундаментальных проблем гидрометеорологии и океанографии;
- агрометеорологическое обеспечение сельскохозяйственного производства.
Для решения поставленных задач, помимо БРЛК с АФАР, в состав бортового информационного комплекса КА «Метеор-М» № 3 должны войти следующие приборы:
- скаттерометр (СКАТ-МЗ) для определения скорости и направления приводного ветра;
- сканер цветности океана (МСУ-О) для оценки биопродуктивности вод и глобальных потоков углерода,
297


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
баланса солнечной энергии в системе «атмосфера океан», изучения динамики верхнего слоя и экологического мониторинга;
- сканер береговой зоны (СБЗ) для мониторинга шельфовой и береговых зон путем регистрации отраженного излучения от поверхности Земли и атмосферы в нескольких узких областях видимого и ближнего ИК-диапазонов электромагнитного спектра;
- аппаратура радиозатменного мониторинга атмосферы (АРМА-МЗ) для измерения обусловленных влиянием атмосферы и ионосферы приращений фазового пути и амплитуд сигналов, излучаемых глобальными навигационными спутниковыми системами ГЛОНАСС и GPS, в режиме радиозатменного зондирования.
В связи с тем, что КА «Метеор-М» № 3 планируется оснастить очень большим и энергоемким комплексом целевых приборов с присутствием в нем бортового радиолокатора с крупногабаритной антенной на базе АФАР, в АО «Корпорация «ВНИИЭМ» разработан проект по созданию новой космической платформы. При этом использованы следующие базовые решения, соответствующие как современным тенденциям в области разработки космических платформ, так и опыту предприятия, накопленному при эксплуатации унифицированной космической платформы «Ресурс-УКП»:
- негерметичное исполнение;
- использование конструкции приборного отсека в качестве силовой основы;
- применение современных облегченных и прочных конструкционных материалов (композиты, алюминиевые сплавы и т.п.);
- усовершенствованная электромеханическая система ориентации и стабилизации с магнитной разгрузкой;
- солнечные батареи из унифицированных по типоразмеру гетероструктурных модулей фотопреобразователей на основе арсенида галлия;
- литий-ионные аккумуляторные батареи с высокими техническими и ресурсными параметрами;
- средства терморегулирования на основе практически только пассивных элементов (тепловые трубы, терморегулирующие покрытия, радиаторы, маты ЭВТИ и т.п.);
- автономность и интеллектуальность борта за счет высокоэффективных аппаратно-программных средств и технологий;
- прецизионное координатно-временное обеспечение за счет совместного использования данных от звездных датчиков и сигналов навигационных спутников;
- широкое применение современных методов автоматизированного проектирования для оптимизации компоновки бортовых систем и элементов;
- создание определенных резервов для возможных изменений массо-энергетических характеристик полезной нагрузки.
Данная космическая платформа создается в негерметичном исполнении и имеет горизонтальную компоновку. Это позволяет уменьшить массу и облепить монтажные операции по сборке и разборке платформы и спутника целиком, а главное - увеличить поверхность, ориентированную в сторону Земли, для размещения целевых приборов. Приборный отсек, включающий сетчатую силовую конструкцию в качестве его жесткого каркаса, используется в роли силовой основы космической платформы и КА в целом. При изготовлении силовой основы, ряда систем и элементов платформы планируется применять композитные и другие современные облегченные конструкционные материалы. Эти технические решения продиктованы требованиями по обеспечению жесткости и размеростабильности АФАР.
Состав служебных систем новой платформы носит унифицированный характер. Принципиально он соответствует космической платформе гидрометеорологических КА, но с изменениями, вытекающими из базовых решений, современных методов проектирования, применения новых материалов и т.д. В состав служебных систем включена также и корректирующая двигательная установка, которая не была предусмотрена при создании гидрометеорологических КА «Метеор-М».
На основе описанной космической платформы океанографического КА планируется создание также и перспективных космических аппаратов гидрометеорологического назначения типа «Метеор-МП». Таким образом, эта космическая платформа должна стать базовой для очередного поколения метеоспутников в АО «Корпорация «ВНИИЭМ».
КОСМИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС «КАНОПУС-В» НОВОЕ СЛОВО В ДИСТАНЦИОННОМ ЗОНДИРОВАНИИ ЗЕМЛИ ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ. БЕЛОРУССКИЙ КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ
Использование малых космических аппаратов для построения орбитальных группировок является во всем мире перспективным направлением создания современных конкурентоспособных систем дистанционного зондирования Земли. Невысокая стоимость, мобильность сборки и подготовки к запуску, возможность пакетного запуска нескольких МКА на одном ракетоносителе позволяют в кратчайшие сроки развертывать космические системы для решения задач ДЭЗ.
298


Глава 6
В соответствии с Федеральной космической программой России АО «Корпорация «ВНИИЭМ» было развернуто создание космического комплекса оперативного мониторинга техногенных и природных чрезвычайных ситуаций «Канопус-В» на базе КА массой до 500 кг. Основной целью КК «Канопус-В» ставилось получение изображений поверхности Земли высокого пространственного разрешения в панхроматическом (2,1 м) и многозональном (10,5 м) режимах в интересах обеспечения оперативной информацией подразделений Федерального космического агентства, Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий, Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации, Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды России, Российской академии наук, а также других ведомств.
Одновременно с КК «Канопус-В» в рамках контракта между НАН Беларуси и АО «Корпорация «ВНИИЭМ» создавался Белорусский космический комплекс дистанционного зондирования Земли. Работу по созданию КК «Канопус-В» и Белорусского КК возглавил главный конструктор Рашит Салихович Салихов.
Основным назначением БКК, как и КК «Канопус-В», является получение панхроматических и многозональных изображений поверхности Земли, но в интересах различных отраслей народного хозяйства, ведомств и министерств Республики Беларусь: Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь, Министерства лесного хозяйства Республики Беларусь, Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Беларусь, Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь.
КА «Канопус-В» Ne 1 и БКА в монтажноиспытательном комплексе АО «Корпорация «ВНИИЭМ»
Р.С.Салихов.
Главный конструктор КК «Канопус-В» (до 2018 г.), КА «Ломоносов» и БКК. К.т.н.
Лауреат премии Правительства РФ
Другое назначение - снабжение их оперативной информацией. Оба космических аппарата имеют общие цели:
- мониторинг техногенных и природных чрезвычайных ситуаций, в т.ч. стихийных гидрометеорологических явлений;
- обнаружение лесных пожаров, крупных выбросов загрязняющих веществ в природную среду;
- мониторинг сельскохозяйственной деятельности, природных (в т.ч. водных и прибрежных) ресурсов;
- землепользование;
- оперативное наблюдение заданных районов земной поверхности;
- картографирование.
22 июля 2012 г. запуском малого космического аппарата «Канопус-В» № 1 и белорусского космического аппарата в АО «Корпорация «ВНИИЭМ» завершился первый этап создания нового поколения малых космических аппаратов дистанционного зондирования Земли с высоким пространственным разрешением.
30 октября 2012 г., учитывая положительные результаты выполнения программы летных испытаний КК «Канопус-В» с КА «Канопус-В» № 1, Государственная комиссия приняла решение о завершении ЛИ и рекомендовала принять КК в эксплуатацию. 30 ноября 2012 г. Межведомственная российско-белорусская комиссия приняла решение завершить этап ЛИ Белорусского космического комплекса с БКА и принять его к использованию по целевому назначению.
Для решения поставленных задач на космические аппараты установлен комплекс целевой аппаратуры, включающий в себя две камеры (панхроматическую (ПСС) и многоспектральную (МСС)), бортовую информационную систему, радиолинию целевой информации. КЦА предназначена для съемки участков поверхности Земли в видимом и ближнем инфракрасном
299


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
диапазонах спектра, для формирования полученной видеоинформации совместно с необходимой служебной и телеметрической информацией в кадры целевой информации, хранения и передачи сформированной целевой информации в РЛЦИ. Конструктивно КЦА выполнен в виде моноблока.
В основу конструкции служебной космической платформы для КА положен негерметичный корпус, представляющий собой параллелепипед высотой 900 мм и с основанием 750 х 750 мм. Корпус является силовой конструкцией КА; совместно с элементами системы обеспечения теплового режима корпус обеспечивает заданный температурный режим посадочных (установочных) мест бортовой служебной и целевой аппаратуры, размещенной на внутренних и наружных поверхностях панелей корпуса.
КА «Канопус-В» № 1, созданный АО «Корпорация «ВНИИЭМ», явился первым в России малым КА высокодетального дистанционного зондирования Земли нового поколения на основе современных технологий с использованием модульного принципа построения. При разработке и создании космического комплекса «Канопус-В» использовались инновационные технические решения в конструкции КА, в бортовом и наземном комплексе управления, при проектировании целевой и служебной аппаратуры.
Впервые в мировой практике применен кадрово- сканирующий принцип съемки, позволяющий при проектировании целевой аппаратуры получить данные высокого геометрического качества и обладающие высо¬
кими изобразительными свойствами. В комплексе планирования работы МКА «Канопус-В» реализованы инновационные принципы неогеографии с использованием высокоточной геопространственной основы, что обеспечило высокую точность и оперативность съемки заданных территорий.
Впервые в отечественной практике информация с МКА (микрокадры) сопровождается коэффициентами рациональных полиномов (RPC), что позволило значительно упростить и ускорить обработку данных за счет автоматизированного режима. На КА «Канопус-В» № 1 впервые в России была установлена телекомандная система международного диапазона (S-диапазона), что является одним из составляющих коммерческой привлекательности проекта для возможных иностранных заказчиков.
Новые технические решения, реализованные в данной работе, позволили обеспечить высокий уровень надежности и эффективности функционирования космического комплекса, который по своим характеристикам и качеству получаемой информации высокого разрешения не уступает зарубежным образцам и не имеет аналогов в России. Кроме того, созданная коллективом АО «Корпорация «ВНИИЭМ» космическая платформа является унифицированным изделием, позволяющим интегрировать на ней широкую номенклатуру информационных комплексов без существенных доработок КП.
Подтверждением является создание специалистами АО «Корпорация «ВНИИЭМ» на базе платформы «Канопус-В» космического аппарата научного назначения «Ломоносов», который создан совместно с учеными МГУ им. М.ВЛомоносова (НИИЯФ МГУ). КА успешно запущен в космос 28 апреля 2016 г. с нового российского космодрома Восточный. Следует отметить, что это был первый запуск с данного космического полигона. Тем самым положено практическое начало функционированию этого космодрома. КА предназначен для научных экспериментов по исследованию транзиентных световых явлений верхней атмосферы Земли, ионизирующей радиации и характеристик земной магнитосферы, а также для фундаментальных космологических исследований.
В 2017 г. аппараты отработали свой срок активного существования и продолжили функционировать на орбите: «Канопус-В» № 1 - до июня 2020 г.; БКА продолжает функционировать.
300


Глава 6
Созданные в АО «Корпорация «ВНИИЭМ» КА «Канопус-В» № 1 и Белорусский КА в рамках Соглашения между Госкорпорацией «Роскосмос» и Национальной академией наук Республики Беларусь «О порядке и условиях целевого использования и управления орбитальной группировкой ДЭЗ в составе российского космического аппарата «Канопус-В» и Белорусского космического аппарата ДЭЗ» космические аппараты объединены в орбитальную группировку с целью совместного использования двух КА для обеспечения данными ДЭЗ и продуктами их обработки и интерпретации российских и белорусских потребителей.
Уже первые снимки, полученные аппаратами еще в процессе летных испытаний, показали высокий уровень качества и характеристик получаемых материалов съемки.
Анализ необходимого количества МКА для решения задач, поставленных перед КК «Канопус-В», показал, что для полного выполнения требований по периодичности обзора необходима группировка не менее чем из 5-6 МКА типа «Канопус-В». Для этих целей в рамках Федеральной космической программы России в Корпорации проведены работы по созданию еще пяти космических аппаратов данного комплекса.
Вторым запущенным аппаратом стал КА «Кано- пус-В-ИК», который позволил существенно расширить возможности и круг решаемых задач комплекса. Запуск был осуществлен с космодрома Байконур 14 июля 2017 г. Добавление «ИК» к названию данный спутник получил неслучайно. На его борту вместе с отмеченным выше моноблоком целевой аппаратуры был установлен новый интересный и актуальный прибор, появившийся впервые в отечественной космонавтике, - широкозахватный инфракрасный радиометр МСУ-ИК-СРМ.
Основная задача МСУ-ИК-СРМ - оперативное обнаружение лесных пожаров на самой ранней (очаговой) стадии, когда стремительно разрастающийся, но еще малоразмерный очаг можно потушить минимальными средствами в кратчайшие сроки. На этапе летных испытаний подтверждено, что по информации ИК-радиометра выявляются очаги лесных пожаров площадью от 5><5 м2.
Последующие четыре аппарата создавались как аналоги КА «Канопус-В» № 1 по назначению, составу и конструкции, с улучшенными тактико-техническими характеристиками по результатам летных испытаний и эксплуатации предыдущих КА. Главным конструктором был назначен Александр Васильевич Петрушин; Р.С.Салихов продолжил курировать работы в качестве научного руководителя.
В 2018 г. с космодрома Восточный попарно выведены еще две пары космических аппаратов: КА
А.В.Петрушин.
Главный конструктор КК «Канопус-В» (с 2018 г.)
«Канопус-В» № 3 и № 4 -1 февраля; КА «Канопус-В» № 5 и № 6 - 27 декабря.
Таким образом, в космосе развернута полноценная орбитальная группировка оперативного мониторинга техногенных и природных чрезвычайных ситуаций из шести КА «Канопус-В». Тем самым обеспечен пространственно-временной мониторинг, и космический комплекс вышел в режим эффективного и регулярного обновления информации в глобальном масштабе.
Информация, получаемая с КА серии «Канопус-В», активно востребована российскими потребителями и используется для решения целого ряда задач в интересах различных отраслей народного хозяйства. Среди потребителей данной информации - Минобрнауки, Минприроды, МНС, Минсельхоз, Минтранс, Минэкономразвития, Росгидромет, Роскосмос, РАН, органы исполнительной власти субъектов Российской Федерации и многие другие.
По оценкамг потребителей, полученные материалы съемок по своим измерительным и изобразительным свойствам соответствуют мировым стандартам качества. Благодаря высокому информационному и изобразительному качеству, снимки, полученные с КА «Канопус-В», являются универсальными и могут использоваться для решения широкого круга как общих, так и узконаправленных задач различного уровня.
К перечню подобных сфер применения относятся следующие: картографирование, мониторинг техногенных и природных чрезвычайных ситуаций (в том числе стихийных гидрометеорологических явлений типа наводнений, а также лесных пожаров, крупных выбросов загрязняющих веществ), оценка заснежен- ности территорий; оценка ледовой обстановки в полярных регионах; инвентаризация сельскохозяйственных угодий, мониторинг состояния посевов, оценка засоренности и выявление вредителей и болезней сельскохозяйственных культур, прогнозирование урожайности; инвентаризация и контроль строительства
301


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
объектов инфраструктуры; мониторинг экологического состояния окружающей среды; контроль выполнения лесоустроительных работ, контроль лесопользования и состояния лесов и т.д.
На основе получаемой от КА оперативной информации о ледовой обстановке составляются карты-схемы и мозаики ледовой обстановки, которые используются в Гидрометцентре России, МЧС России, администрацией Севморпути, Комиссией по завозу зимовочных запасов в районы Крайнего Севера и Дальнего Востока и др.
Для обеспечения охраны лесного фонда Российской Федерации от пожаров осуществляется комплексный мониторинг с использованием космических, авиационных и наземных данных. При этом доминирующая роль принадлежит космическим данным дистанционного зондирования Земли. С принятием в эксплуатацию в 2012 г. МКА «Канопус-В» № 1 возможности отечественной орбитальной группировки по оперативному получению космической информации высокого пространственного разрешения в интересах мониторинга лесных пожаров на территории Российской Федерации существенно расширились.
Основными потребителями данной информации являются Рослесхоз, подразделения МЧС России и Росгидромета, региональные и муниципальные органы власти.
Среди перечня стихийных природных бедствий следует особо отметить наводнения, поскольку они отличаются высокой повторяемостью, обширной площадью распространения и большим ежегодным материальным ущербом. По этим характеристикам наводнения занимают лидирующее место в составе других природных ЧС. Более того, в последние годы в мире отмечается рост числа и масштабов наводнений, а также связанных с ними социальных и экономических потерь. В связи с этим трудно переоценить важность регулярного мониторинга за состоянием гидрологической обстановки, выполняемого с помощью МКА «Канопус-В».
В Российской Федерации угроза наводнений существует более чем для 40 городов и нескольких тысяч других населенных пунктов. Периодическому затоплению подвержена площадь около 500 тыс. га. По оценкам МЧС России и МПР России, средний ежегодный ущерб от наводнений достигает 50 млрд рублей. Снимки с космических аппаратов эффективно используются для мониторинга наводнений.
Полезное применение нашлось для снимков от МКА «Канопус-В» и для целей картографии. Как известно, карты требуют регулярного обновления. В результате деятельности человека, а также вследствие природных процессов облик поверхности Земли непрерывно меняется. Все это приводит к тому, что изданные карты перестают соответствовать действительности.
Учитывая высокие характеристики снимков КА «Канопус-В», в частности их пространственное разрешение на уровне около 2 метров, можно с уверенностью говорить о том, что они пригодны для создания и обновления картографической основы цифровых карт.
Космическая информация от МКА «Канопус-В» нашла свое применение и в рамках международного сотрудничества. Госкорпорация «Роскосмос» с 2013 г. является членом международной Хартии по космосу и крупным катастрофам, целью которой является оказание содействия странам, пострадавшим в результате чрезвычайных ситуаций, путем предоставления им на безвозмездной основе данных ДЗЗ по районам бедствия.
Основываясь на полученных за время эксплуатации результатах, можно сделать вывод о том, что космический комплекс «Канопус-В» является перспективным инструментом ДЗЗ, обеспечивающим впервые в России получение высокоточной космической продукции как в интересах нашей страны, так и для зарубежных потребителей на коммерческой и некоммерческой основе.
302


Глава 6
К&Кхшиаксё, Ф.С.Заёемёих, tO.M./Uua£im, АЛ.Нмкумш, ТМ.Щраёшисай, Ъ.А.КФ^шй, 'H.A.KajuoS
АО ГНЦ «Центр Келдыша»
СОЗДАНИЕ В ЦЕНТРЕ КЕЛДЫША ФУРЬЕ- СПЕКТРОМЕТРОВ ДЛЯ ОКОЛОЗЕМНЫХ КА
Разработка и применение аппаратуры и технологий дистанционного зондирования атмосферы Земли - важнейшее направление развития космических наблюдательных систем гидрометеорологического назначения. Спутниковая аппаратура позволяет получать детальную информацию о термодинамических характеристиках и составе атмосферы, существенно дополняя данные наземной наблюдательной сети при решении задач численного прогноза погоды, мониторинга климатических изменений и изучения процессов атмосферной химии.
Согласно требованиям Всемирной метеорологической организации, для целей глобального ЧПП спутниковые оценки профилей температуры и относительной влажности в тропосфере и нижней стратосфере должны иметь погрешности не более 1 К и 10% соответственно при вертикальном разрешении (1-2) км. Формирование данных температурно-влажностного зондирования атмосферы обеспечивается совместным функционированием в составе метеоспутника инфракрасной аппаратуры высокого спектрального разрешения и микроволнового радиометра.
В начале 2000-х гг. аппаратура высокого спектрального разрешения для решения задач оперативной метеорологии отсутствовала. В связи с этим в 2004 г. в Центре Келдыша под руководством Ю.М.Головина и Ф.С.Завелевича при активной поддержке академика АС.Коротеева, который в 1988-2016 гг. был директором и генеральным директором Центра Келдыша, а в настоящее время является его научным руководителем, были развернуты работы по созданию бортового инфракрасного фурье-спектрометра ИКФС-2, предназначенного для функционирования на солнечно-синхронной орбите в составе космических аппаратов серии «Метеор-М». В качестве основных соисполнителей были привлечены Красногорский завод им. С.А.Зверева и Научно-исследовательский институт информатики и систем управления МГТУ им. Н.Э.Баумана.
Аппаратура ИКФС-2 состоит из оптико-механического блока, устанавливаемого в открытом космосе на приборной платформе КА, и модуля электроники, рас-
Ф.С.Завелевич.
Научный руководитель работ, д.т.н.
полагаемого в герметичном отсеке. В состав оптикомеханического блока входят следующие модули:
- модуль сканера, предназначенный для сканирования полосы обзора в направлении, поперечном направлению полета КА, и наведения на опорные источники излучения (бортовое черное тело и космос) при проведении калибровочных измерений;
- модуль интерферометра, обеспечивающий формирование интерферограммы входного излучения в виде сигнала, регистрируемого одноплощадочным фотоприемником в зависимости от величины оптической разности хода в плечах интерферометра;
- радиационный двухступенчатый холодильник, обеспечивающий охлаждение фотоприемника на основе материала HgCdTe до рабочей температуры (80-82) К.
радиационный
холодильник
модуль
интерферометра
модуль электронный
Инфракрасный фурье-спектрометр ИКФС-2
303


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
РАДИАЦИОННЫЙ
ХОЛОДИЛЬНИК
Упрощенная функциональная схема оптико-механического блока ИКФС-2
Основные характеристики фурье-спектрометра ИКФС-2
Рабочий спектральный диапазон - (5~15) мкм (660- 2000 см1)
Спектральное разрешение (без аподизации)—0,35— 0,44 см1
Мгновенное поле зрения - 40 мрад (30 км в надире) Пороговая спектральная яркость - не более (0,15— 0,45) мВт/(м2ср см-1)
Погрешность измерения СПЭЯ объекта в терминах эквивалентной температуры - не более 0,5 К Полоса обзора - от 1000 до 2500 км Шаг пространственной сетки измерений - от 60 до 110 км
Периодичность получения интерферограмм - 0,6 с Диапазон изменения оптической разности хода ±1,7 см
Информативность - 580 кбит/с Масса прибора-50 Кг
Энергопотребление в рабочем режиме - 50 Вт
Запуск КА «Метеор-М» № 2 с инфракрасным фурье-спектрометром ИКФС-2 на борту состоялся 8 июля 2014 г. В ходе летных испытаний были подтверждены работоспособность прибора на основных и резервных комплектах и соответствие технических характеристик предъявляемым требованиям, после
чего прибор был переведен в штатную эксплуатацию и уже более 7,5 лет успешно функционирует на орбите, значительно превысив требования к сроку активного существования на орбите (5 лет).
Целевая, телеметрическая и служебная информация, регистрируемая прибором, принимается в режиме повитковых и полусуточных сбросов наземными комплексами приема, обработки и распространения информации и передается на автоматизированные рабочие места обработки данных. Здесь первичная информация прибора в виде интерферограмм поступает на вход программного комплекса IKFSPrepSuite анализа и первичной обработки данных ИКФС-2 (совместная разработка Центра Келдыша, МГТУ им. Н.Э.Баумана и Рязанского государственного радиотехнического университета) и преобразуется в калиброванные спектры излучения атмосферы, выраженные в единицах спектральной плотности энергетической яркости на заданной сетке волновых чисел и обеспеченные координатно-временной привязкой и параметрами качества.
Таким образом, целевая информация ИКФС-2, формируемая на выходе программного комплекса IKFSPrepSuite, представляет собой файлы согласованного формата, содержащие примерно 130 тыс. калиброванных спектров атмосферы ежесуточно, при этом обеспечивается глобальное покрытие поверхности Земли дважды в сутки. Результаты сопоставления
304


Глава 6
800
1000
1200
1400
1600
1800 2001
волновое число, 1/см
Спектры атмосферы, регистрируемые прибором ИКФС-2
регистрируемых прибором спектров с независимыми спутниковыми измерениями (радиометр SEVIRI на геостационарных спутниках Meteosat и фурье-спектрометр IASI на полярно-орбитальных метеоспутниках МеЮр) свидетельствуют о надлежащем качестве и стабильности радиометрической и спектральной калибровки, а также о возможности применения целевой информации прибора для решения прикладных задач гидрометеорологии. Проведенные Росгидрометом эксперименты по усвоению данных ИКФС-2 в моделях ЧПП подтвердили возможность использования данных ИКФС-2 совместно с данными микроволнового зондировщика МТВЗА-ГЯ для решения задач оперативной метеорологии.
К настоящему моменту изготовлено и поставлено Заказчику пять летных образцов ИКФС-2, еще два прибора находятся в стадии изготовления. Также выполнены проектные работы по созданию перспективной аппаратуры ИКФС-3 для гидрометеорологического и океанографического космического комплекса мониторинга Земли четвертого поколения «Метеор-МП» и ги- перспектрального ИК-зондировщика (фурье-спектро- метра) ИКФС-ГС для геостационарного КА «Электро-М» и КА «Арктика-МП» на высокоэллиптической орбите.
В заключение следует отметить, что работа выполнялась и продолжается в настоящий момент большим коллективом ученых и конструкторов, в который входят как опытные специалисты (Ю.М.Головин, Ф.С.Завелевич, Ю.П.Мацицкий,
В.Р.Островский, Н.Н.Ушаков, Н.И.Филатов - АО ГНЦ «Центр Келдыша»; СААрхипов, ВАЦеликов,
Р АКрикунова, Л.С.Голыбина, С.В.Стрелков - ПАО КМЗ;
А.С.Романовский, С.Ю.Чухров, С.В.Платанов - МГТУ им. Н.Э.Баумана; А.В.Воронкевич - АО «НИИЭМ»), так и молодые, но уже проявившие себя сотрудники (А.Г.Никулин, Р.И.Травников, Д.А.Козлов, Д.О.Монахов, И.А.Козлов, Н.А.Попов, А.Е.Симагин, И.С.Растегаев, И.С.Черкашин, ЛАВассерман - АО ГНЦ «Центр Келдыша»; Н.В.Тышкунов, А.А.Дёмин, А.С.Синегубов, И.В.Позднякова - ПАО КМЗ; С.А.Хохлов, А.С.Баронкин МГТУ им. Н.Э.Баумана). Большую помощь оказывает творческое сотрудничество с ведущими организациями (В.В.Асмус, А.Б.Успенский, А.Н.Рублев - ФГБУ «НИЦ «Планета»; В.Я.Геча, А.Л.Чуркин, А.В.Вороков - АО «Корпорация «ВНИИЭМ»; Г.Г.Горбунов, С.С.Гулидов НПК ГОИ; Ю.М.Тимофеев, А.В.Поляков - СПбГУ;
А.К.Городецкий, Б.Е.Мошкин - ИКИ РАН).
305


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
KKKcmmucoS, т4.С.Ас£ца£
АО ГНЦ «Центр Келдыша»
СОЗДАНИЕ В ЦЕНТРЕ КЕЛДЫША ЭЛЕКТРОРАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ДЛЯ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
Возглавивший в 1988 г. Центр Келдыша академик
А.С.Коротеев, который с 2016 г. является научным руководителем Центра, инициировал работы по созданию холловских и ионных электроракетных двигателей для космических аппаратов. Эти работы первоначально возглавлял В.А.Петросов, затем О.А.Горшков, а в настоящее время этими работами руководит А.С.Ловцов. В 1993 г. по контракту с американской компанией Space Power Incorporated (SPI) в Центре Келдыша был разработан и успешно испытан стационарный плазменный двигатель (СПД) Т-160Е мощностью 4,5 кВт.
В октябре 1997 г. представителями SPI, Центра Келдыша и АО «ИСС» (в то время НПО ПМ) было принято решение о совместном проведении летных испытаний двигателя Т-160Е на КА «Экспресс-АЗ». По контракту
Летная модель двигателя Т-160Е
Летная модель двигателя Т-120 с узлом газораспределения
Центр Келдыша обеспечивал поставку двух летных моделей СПД Т-160Е и двух лётных экземпляров блоков управления расходом ксенона (БУР), снабженных блоками очистки ксенона. На тот момент данный двигатель был самым мощным СПД. Однако летные испытания не состоялись по причине неготовности системы преобразования и управления, поставляемой американской стороной.
В конце 1990-х - начале 2000-х гг. в Центре Келдыша для решения задач коррекции орбиты средних и тяжелых КА, базирующихся на ГСО, включая их до- выведение, а также для использования в качестве маршевого двигателя легких межпланетных зондов (в частности для полетов к Луне и Марсу) был разработан многорежимный СПД Т-120 (позже переименован в КМ-5) с номинальной мощностью 2000 Вт.
Учитывая перспективность разработки и возможный коммерческий интерес как для внутренних, так и для зарубежных потребителей, Центром Келдыша совместно с АО «ИСС» (в то время НПО ПМ) в апреле 2001 г. было принято решение о проведении летной квалификации двигателя Т-120 на КА «Экспресс-А4». Этап натурных испытаний двигателя Т-120 был начат с момента выведения КА «Экспресс-А4» на геостационарную орбиту -10 июня 2002 г. Общая наработка двигателя на борту «Экспресс-А4» составила более 2000 ч.
В 1999 г. по контракту с LPSC (ISRO, Индия) была начата разработка двигателя КМ-45, предназначенного для применения в составе систем коррекции орбиты легких геостационарных космических аппаратов. В номинальном режиме двигатель КМ-45 имеет мощность не более 350 Вт.
После завершения наземной отработки летные испытания КМ-45 планировалось провести на борту индийского спутника связи GSAT-4. Попытка запуска спутника была предпринята 15 апреля 2010 г., однако из-за неисправности ракеты-носителя спутник был потерян. Тем не менее индийские коллеги продолжи¬
Холловский двигатель КМ-45
306


Глава 6
Внешний вид квалификационных моделей двигателей Внешний вид двигателя КМ-60 КМ-75 и блоков управления расходом
ли работу над ЭРДУ на основе двигателя КМ-45. 5 мая 2017 г. с космодрома на острове Шрихарикота в штате Андхра-Прадеш стартовала ракета-носитель GSLV-F09, которая успешно вывела на орбиту геостационарный телекоммуникационный спутник GSAT-9. На борту спутника установлены четыре стационарных плазменных двигателя КМ-45. Начиная с 13 мая 2017 г. двигатели успешно используются по назначению.
Дальнейшие работы в Центре Келдыша были сосредоточены в направлении повышения удельного импульса тяги двигателей. Разработан блок коррекции
на основе двигателя КМ-60. Двигатель КМ-60 является первым в мире летным холловским двигателем с разрядным напряжением 500 В. Он успешно эксплуатируется на орбите с 2014 г. в составе двигательной подсистемы коррекции космического аппарата разработки АО «ИСС». Двигатель обладает удельным импульсом тяги более 1850 с.
Следующим шагом явилась разработка и квалификация двигателя КМ-75, который имеет номинальное напряжение разряда 810 В и удельный импульс тяги свыше 2680 с.
307


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
ЭМ.'Рад'шиса, Ю.П.Карнмиоё
КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ «ЭКСПРЕСС» (EXPRESS DARA) - ПЕРВЫЙ ОПЫТ МЕЖДУНАРОДНОГО СОТРУДНИЧЕСТВА КБ «САЛЮТ» ГКНПЦ ИМ. М.В.ХРУНИЧЕВА
История создания в КБ «Салют» экспериментального КА «Экспресс» по первому международному проекту необычна. Началась она, можно сказать, со случайного контакта с немецкими инженерами, в ходе которого, после совместного обсуждения их целевых потребностей, им был предложен возможный технический облик космического аппарата. Эта техническая конкретность и быстрое предложение вызвали большую заинтересованность и определенное доверие немецких специалистов, которое затем перешло в длительное взаимодействие и получение заказа КБ «Салют» на создание экспериментального КА «Экспресс».
Завершение международного проекта по программе «Экспресс» также необычно. КА «Экспресс» был недовыведен на орбиту японской PH в январе 1995 г., потерян после трех витков полета; затем он совершил неуправляемый спуск в акваторию океана (так думали в немецком ЦУП). Но в ноябре 1995 г. (через 11 месяцев после запуска) его возвращаемая капсула вдруг сказочно была обнаружена в Гане, куда она на самом деле спустилась на парашюте в том же январе 1995 г., после запуска КА «Экспресс». Последующие осмотры капсулы и анализы, как и ранее полученная информация с трех витков полета КА «Экспресс», подтвердили, что конструкция, системы и оборудование КА функционировали надежно и что предусмотренные в проекте нештатные ситуации позволили надежно спустить его возвращаемую капсулу на Землю.
НАЧАЛО РАБОТ
В замысел проекта по созданию экспериментального КА Express DARA («Экспресс») специалисты КБ «Салют» (ныне филиал Государственного космического научно-производственного центра им. М.В.Хруничева) были посвящены в результате переговоров 9-10 апреля 1992 г. с сотрудниками мюнхенской фирмы Kaiser-Threde: К.Клеттом (руководитель фирмы), Вульфом (системный инженер) и
Н.Денисовой (переводчик). К тому времени Германское космическое агентство DARA уже несколько лет работало вместе с японскими космическими организациями над проектом EXPRESS.
Конструкторское бюро «Салют»
ГКНПЦ им. М.В.Хруничева
Название EXPRESS сложено из первых букв следующих слов: Experiment REentry Space System и говорит о том, что проект предусматривает проведение серии экспериментов на участке спуска некоей капсулы на Землю. Предусматривалось в августе-сентябре 1994 г. выведение капсулы на низкую околоземную орбиту (в диапазоне 210-500 км) с помощью японской твердотопливной ракеты-носителя M-3SII, запускаемой с космодрома Ка- гошима (KSC), полет капсулы некоторое время на орбите, в течение которого проводились бы эксперименты в условиях микрогравитации, и дальнейший спуск ее в заданный район Австралии (полигон в пустыне Вумера). Во время спуска капсулы планировалось проведение серии германо-японских экспериментов по отработке образцов новых перспективных теплозащитных материалов и по изучению параметров окружающей спускаемую капсулу среды. Все результаты и материалы экспериментов должны быть доставлены на Землю при помощи капсулы в полной сохранности. По совместному соглашению с Японией предоставить капсулу для осуществления проекта «Экспресс» должна была германская сторона.
МЕЖДУНАРОДНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОТ ПО СОЗДАНИЮ КА «ЭКСПРЕСС»
Работы по проекту «Экспресс» были распределены следующим образом:
- Россия - создание КА «Экспресс» в составе возвращаемой капсулы и сервисного модуля;
- Германия - управление программой, поставка отдельных бортовых систем, поставка 50 % полезной нагрузки, управление полетом из ЦУП под г. Мюнхен;
308


Глава 6
- Япония - поставка 50 % полезной нагрузки, предоставление ракеты-носителя и пусковых услуг на полигоне Кагошима;
- Австралия - предоставление полигона Вумера для посадки возвращаемой капсулы и средств поиска.
Поначалу основным подрядчиком DARA по созданию капсулы выступала мюнхенская фирма Kaiser-Threde, которая в результате предварительных проработок поняла, что самостоятельно Германия возвращаемую капсулу построить не сможет, по крайней мере за предлагаемые деньги и остающееся до пуска время, и предложила обратиться к России, предприятия которой имели значительный опыт создания космических аппаратов, в т.ч. и возвращаемых капсул. Немаловажным фактором выбора России были и финансовые соображения.
Понимания, что в рамках проекта «ЭКСПРЕСС» требовалось создать малый космический аппарат, который включал бы в себя в качестве составной, но самостоятельной части возвращаемую капсулу и сервисный модуль, обеспечивающий функционирование ВК на орбите и подготовку начальных условий для спуска ВК, у немецкой стороны не было. После проведения ряда консультаций в КБ «Салют», предварительной проработки с определением технического облика малого космического аппарата, состоящего из ВК и СМ, и представления материалов руководство DARA16 апреля 1992 г. приняло решение о проведении конкурса на разработку капсулы (хотя речь уже шла о создании малого КА, условное название темы сохранилось). В конкурсе участвовали группы:
- MBB-ERNO (DASA/ERNO) с группой, состоящей из немецких фирм и работающей по немецкой технологии, а также российской фирмой НПО «Энергия» с капсулой, использованной на грузовом корабле «Прогресс»:
- OHB-System (Германия) совместно с фирмой Westinghouse (США) с использованием концепции по капсуле КОМЕТ и российскими фирмами НПО «Энергия» (с проектом новой капсулы) и НПО им. Лавочкина (с проектом капсулы на базе капсулы для Венеры);
- Kaiser-Threde (Германия) совместно с КБ «Салют» с концепцией малого КА, состоящего из СМ и ВК, основывающейся на опыте работы с капсулами предыдущих конструкторских разработок.
В результате по итогам конкурса, проведенного DARA с участием нескольких российских и американских фирм, было выбрано КБ «Салют», чьи предварительные проработки наиболее близко отвечали идее проекта и финансовым возможностям DARA. Уже на последнем этапе предварительных изысканий в ноябре-декабре 1992 г. DARA в качестве главного подрядчика отдала предпочтение фирме ERNO концерна МВВ (г. Бремен). В декабре 1992 г. начались перего¬
воры между космическими агентствами DARA и РКА (германская сторона требовала государственных гарантий), а также ERNO и КБ «Салют» об условиях заключения Соглашения, которые продолжались до марта 1993 г. Переговоры были трудными. Главным препятствием были короткие сроки реализации проекта и недостаточное финансирование.
Российская экономика переживала в это время тяжелейший кризис, особенно остро отразившийся на предприятиях военно-промышленного комплекса, к которому принадлежало КБ «Салют». Но даже в таком положении российская сторона не могла поначалу согласиться на те мизерные средства, которые хотела предоставить DARA. Вокруг этого долго кипели страсти, в итоге сумма была согласована на уровне, приемлемом для того, чтобы можно было приступать к работам. Однако время неумолимо сокращалось, и руководителю КБ «Салют» - генеральному конструктору Д.А.Полухину - потребовалось проявить мужество, чтобы в тех условиях принять ответственное решение о начале работ. РКА на разработку и изготовление КА «Экспресс» заключило отдельный договор с КБ «Салют» и постоянно его контролировало. В результате 4 марта 1993 г. было подписано Соглашение между РКА (Ю.Н.Коптев) и DARA (К.Берге) по созданию КА «Экспресс», по которому основными подрядчиками выступали ERNO (DASA/ERNO) от германской стороны и КБ «Салют» от российской стороны.
Пуск КА «Экспресс» планировался на конец августа - начало сентября 1994 г. Работа по созданию КА «Экспресс» в КБ «Салют» официально началась в марте 1993 г., - до пуска оставалось всего 1,5 года. Ответственность за организацию и выполнение работ в КБ «Салют» в соответствии с Соглашением была возложена на направление главного конструктора Э.Т.Радченко и группу ведущего конструктора темы Ю.П.Корнилова.
ДАЛолухин (1927-1993 гг.).
Герой Социалистического Труда. Генеральный конструктор КВ «Салют».
Д.т.н. Лауреат Ленинской и Государственной премий
309


Разнит отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
Блок батарейный
Научное оборудование
Космический аппарат «Экспресс»
А.К.Недайвода (род. в 1938 г.)
В 1993-2003 гг. - генеральный конструктор КБ «Салют» ГКНПЦ им. Хруничева. Д.т.н. Лауреат премии Правительства РФ (дважды). Заслуженный деятель науки и техники РФ
7 июня 1993 г. распоряжением президента Российской Федерации был образован Государственный космический научно-производственный центр им. М.В.Хруничева, который объединил Машиностроительный завод им. М.В.Хруничева и конструкторское бюро «Салют». Работы по созданию КА «Экспресс» в ГКНПЦ им. М.В.Хруничева были продолжены. После смерти генерального конструктора ДАПолухина начальником КБ «Салют» - генеральным конструктором был назначен А.К.Недайвода.
НАУЧНО-ИСССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ПРОГРАММА, ЭКСПЕРИМЕНТЫ
Программа предусматривала проведение ряда экспериментов:
1. Проведение исследований по получению материалов в условиях микрогравитации. Предполагалось во время орбитальною полета провести два эксперимента в условиях микрогравитации: САТЕХ (Япония) и TWOPEX (Германия). Первый должен был обеспечить получение чистых кристаллов, которые предполагалось в дальнейшем использовать в качестве катализаторов в нефтехимической промышленности. Во втором эксперименте планировались исследования нового контура охлаждения, конструкция которого основана на использовании капилляров в условиях невесомости.
2. Проведение экспериментов на атмосферном участке спуска возвращаемой капсулы по исследованию теплозащитных материалов для возвращаемых аппаратов. На участке спуска должно было состояться пять экспериментов.
Эксперимент СЕТЕХ (Германия) - испытания керамических плиток, армированных волокном, в реальном потоке с высокими температурой и плотностью. Для этого в носовой части возвращаемой капсулы был установлен образец из нового перспективного материала в виде диска диаметром 300 мм и толщиной 5 мм.
310


Глава 6
Эксперимент PYREX (Германия) позволял проверить методику измерения температуры керамических плиток, исследуемых в эксперименте СЕТЕХ, бесконтактным способом при помощи оптического прибора.
Испытания новых образцов материалов, которые могут быть использованы для теплозащиты, планировала и Япония в эксперименте HIMPEX. Для этой цели образцы этих материалов были установлены в задней части теплозащиты ВК.
Наконец, в экспериментах RTEX (Япония) и RAFLEX (Германия) должны были исследоваться физические и химические свойства обтекающего потока при чрезвычайно высокой скорости полета ВК (около 8 км/с) при ее возвращении на Землю.
ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ, ПРИЕМКА КА «ЭКСПРЕСС» НЕМЕЦКОЙ СТОРОНОЙ
Со времени подписания Соглашения о создании КА «Экспресс» в КБ «Салют» были разработаны и изготовлены в опытном производстве ВК и СМ, все необходимые комплектующие, спроектированы и изготовлены стендовые изделия и технологическая оснастка, проведены их испытания, выпущена вся необходимая конструкторская и эксплуатационная техдокументация, в т.ч. для представления немецкой стороне, а также для работы специалистов КБ «Салют» в Германии и Японии в режиме поддержки. Были получены и вовлечены в сборку космического аппарата комплектующее оборудование и системы разработки предприятий кооперации.
В период 15-26 апреля 1994 г. в КБ «Салют» прошла приемка немецкой стороной КА «Экспресс», поставляемого сопутствующего оборудования и технической документации. В соответствии с Соглашением немецкой стороне поставлялось:
- летное изделие «Экспресс»;
- комплект наземного технологического оборудования;
- комплект контрольно-проверочного оборудования;
- эксплуатационно-техническая документация для проведения работ в Германии и Японии (51 наименование инструкций, технических описаний и формуляров);
- конструкторская документация для сопровождения работ в Германии и Японии (26 групп чертежей, 14 групп общих, принципиальных и функциональных электрических схем);
- документация по управлению полетом КА «Экспресс» из GSOC (ЦУП): Е-11 - Справочник по управлению полетом; Е-12 - Перечень нештатных ситуа-
КА «Экспресс» после завершения приемо-сдаточных испытаний. Опытное производство КБ «Салют»
ций и мероприятий по их парированию; исходные данные для GS0C для разработки техдокументации по управлению полетом (математическое обеспечение для обработки телеметрической информации, расчета полетных заданий, баллистических расчетов); техническая документация для группы поддержки КБ «Салют».
Экспортная лицензия на поставку КА «Экспресс» была получена РКА 10 апреля 1994 г. Приемка космического аппарата предусматривалась в период проведения заключительных операций на изделии, включая комплексные электрические проверки, стыковку ВК и СМ, взвешивание и балансировку, приемо-сдаточные испытания на поставочном комплекте СУ, работу с подъемным и такелажным оборудованием (подъемные проверки), подготовку КА «Экспресс» к транспортировке в Германию: разборку СМ и ВК, консервацию ДУ СОС, упаковку ВК и СМ и другие операции.
311


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
Все контрольные проверки и приемо-сдаточные испытания были успешно завершены, а материальная часть подготовлена к транспортировке. Представители КБ «Салют» совместно с представителями фирмы ERNO подписали передаточный сертификат на КА «Экспресс», сопутствующее оборудование и техдокументацию.
28 апреля 1994 г. КА «Экспресс» был отправлен в аэропорт и передан немецкой стороне для транспортировки в Германию. На этом закончился российский этап работ и начался этап работ, ответственность за которые возлагалась на немецкую и японскую стороны. Российская сторона на этом этапе участвовала в работах в режиме поддержки.
ПОДГОТОВКА КА «ЭКСПРЕСС» В ГЕРМАНИИ И ЯПОНИИ. ЗАПУСК АППАРАТА
После доставки КА «Экспресс» в фирму ERNO с 15 мая 1994 г. начались работы по дальнейшему доос- нащению КА «Экспресс» научной и экспериментальной аппаратурой, проверкам ее функционирования в составе космического аппарата и проведения комплексных электрических испытаний. Работы проводились совместной немецко-российской бригадой: под руководством Цимберлина и Шульце с немецкой стороны, под руководством главного конструктора Э.Т.Радченко (Ю.П.Корнилов, Д.К.Константинов, В.В.Черняев) - с российской. Техническая документация была представлена на русском и английском языках. К концу сентября 1994 г. комплексные электрические испытания КА «Экспресс» были успешно завершены.
После завершения в ERNO работ по досборке и проведению комплексных электрических испытаний, в августе 1994 г. в фирме IABG под г. Мюнхеном была проведена заключительная динамическая балансировка КА «Экспресс», т.к. в орбитальном полете на некоторых участках КА «Экспресс» стабилизировался вращением, в т.ч. при полете в составе четвертой ступени японской PH M3S-II, которая также стабилизируется вращением. Именно в связи с этим требования по обеспечению необходимых массово-инерционных характеристик космического аппарата были чрезвычайно высоки. С российской стороны в работе участвовал начальник отдела Е.В.Леонов. Немецкие специалисты отметили высокую точность компьютерной (расчетной) балансировки аппарата, проведенной в КБ «Салют». После завершения этих работ началась подготовка, которая завершилась транспортировкой КА «Экспресс» в Японию.
После доставки КА «Экспресс» в Японию на полигон Кагошима (KSC) с 15 ноября 1994 г. начались работы
по монтажу на космическом аппарате японского экспериментального оборудования и его электрические проверки в составе аппарата. Также проводился большой объем работ по подготовке японской ракеты-носителя M-3S11 (последней из этой серии): вертикальная сборка ступеней ракеты и космической головной части (с КА «Экспресс»), их электрические проверки в корпусе вертикальной сборки. После этого - предпусковые работы: перевод бортовых систем и оборудования в стартовую конфигурацию, взаимные электрические проверки совместно действующего бортового и стартового оборудования, вывоз ракеты-носителя на пусковом устройстве в район стартовой позиции. Подготовка КА «Экспресс» к пуску на полигоне Кагошима (KSC) проводилась силами совместной германо-российско- японской экспедиции.
После вывоза на стартовую позицию на пусковом устройстве японской ракеты-носителя M-3S11 (с КА «Экспресс») и проведения заключительных предпусковых операций 15 января 1995 г. в 22 ч 45 м по местному времени (в 13 ч 45 мин по средне-европейскому времени) состоялся запуск КА «Экспресс», после чего российские специалисты, участвовавшие в подготовке КА «Экспресс» к пуску, вернулись в Москву.
УПРАВЛЕНИЕ ПОЛЕТОМ КА «ЭКСПРЕСС»
Управление полетом КА «Экспресс» после запуска осуществлял Германский центр управления в Оберпфаффенхофене (GSOC) близ Мюнхена. Контрольно-измерительные пункты располагались, помимо полигона Кагошимы (KSC, Япония), в Сантьяго (Нили), на Бермудских островах и на полигоне Вуме- ра (Австралия).
Запуск КА «Экспресс» был успешным. Ракета-носитель стартовала с пускового устройства, но космический аппарат был выведен на более низкую орбиту, чем планировалось, т.е. с явным недовыведением. О том, что же произошло в полете с КА «Экспресс», по предположению немецких инженеров, стало известно из многочисленных немецких публикаций. Это случилось уже после того, когда спустившаяся на землю капсула была случайно обнаружена в Гане.
По информации из Центра управления полетом DLR в Оберпфаффенхофене (под Мюнхеном), на момент пуска ракеты-носителя с КА «Экспресс» антенны наземных станций слежения были направлены на орбиту от 200 до 400 км высоты. Из-за отклонений от нормы в работе систем второй ступени японской ракеты-носителя, КА «Экспресс» был выведен на орбиту с параметрами около 113 х 200 км (вместо вероятных
312


Глава 6
расчетных 240 х 398 км.). Несмотря на это, имелось четыре сеанса связи с КА: первый и третий - на станции Сантьяго де Чили, второй и четвертый (он же последний) - в Кагошимском космическом центре. ЦУП работал с этими данными. Была запрошена и военная американская космическая служба NORAD. Ранее они всегда заявляли, что якобы контролируют любой объект величиной не меньше 15 см на любой космической орбите. На официальный запрос о КА «Экспресс» американская космическая служба ответила, что они ничего не видели.
Как может остаться неопознанным объект, совершивший три витка вокруг Земли? Управление космическим аппаратом с возвращаемой капсулой осуществлялось в Германии впервые. И оно было сложным. Если при замере высоты орбиты допускается ошибка хотя бы на один километр, то это может перенести предполагаемое место посадки на несколько тысяч километров. Вторая сложность - изменяющаяся во времени и в пространстве плотность атмосферы, что влияет на торможение космического объекта. По-видимому, плотность была ниже, чем предполагалось.
В результате несоответствий на второй ступени (по характеристикам пороха при хранении) ракета не смогла выйти на заданную орбиту 240 х 400 км. В результате этого КА «Экспресс» совершил неуправляемый сход с орбиты, разрушился и затонул в промежутке времени 17.12-17.18 ч, предположительно в районе островов Кирибати, в юго-восточной части Тихого океана.
Долгое время (до конца ноября 1995 г.) так думали в Центре управления полетом DLR в Оберпфаффен- хофене. Считалось само собой разумеющимся, что никакие задачи в части проведения экспериментальной программы выполнены не были. К самому космическому аппарату, как показал краткий сеанс связи, проведенный из Сантьяго, претензий не было - все его системы включились и работали на участке контроля штатно. К российской стороне, как головному разработчику космического аппарата, претензии также не предъявлялись.
Однако дальнейшие события развивалась непредсказуемым образом (по информации немецкой прессы). В начале декабря 1995 г. в DARA поступило сообщение из Австралии. Там в специализированном журнале была опубликована статья под названием
«Что произошло с «Экспрессом»?» Автор этой статьи англичанин Джеффри Перри. Он работал на американскую фирму Kettering Group. Эта фирма производила каталогизацию объектов космонавтики. В своих поисках Перри натолкнулся на две статьи, опубликованные в феврале в Гане. Так, газета Ghanaian Times сообщила 3 февраля 1995 г. о том, что в Которигу спустился с неба «странный объект на оранжевым парашюте». На парашюте русский текст. Господин Патрик Агбоба, шеф полиции данного района, осмотрел этот объект. Он установил, что обгорел прилегающий джунглевый кустарник и собирался затребовать для опознания объекта военных. Вторая статья в газете Ghanaien Chronicle от 23 февраля сообщила о месте посадки. Командир гарнизона Гарисон высказал предположение, что этот мистический объект мог быть либо головкой ракеты, либо спутником из космоса.
Из этого Перри делает вывод, что, вероятно, «Экспресс» не затонул в Тихом океане. Почему он не сообщил об этом своем предположении немецкой стороне, остается одним из многих открытых вопросов. А что касается расшифровки текста на парашюте, ганская сторона могла бы проинформировать русскую сторону. Но и этого не произошло.
Вождь проживающего там племени неоднократно информировал соответствующие органы. Пока те не отреагировали, сын вождя, вооруженный копьем, пять дней спал рядом с капсулой. 22 января 1995 г. капсулу перевезли в Велевелс, где она стала достопримечательностью для школьников. 30 января капсулу переправили в Тамало, где ее оставили в одном из углов ангара Военно-воздушных сил. 15 марта военные и ученые атомной комиссии обследовали объект на радиоактивность, т.к. не исключалась вероятность наличия атомного источника энергии. Было предложено выставить эту капсулу в музее как достопримечательность.
В декабре 1995 г. DARA подключило Министерство иностранных дел, которое, в свою очередь, дало поручение своему послу в Гане о содействии. Накануне Рождества все сомнения были устранены и сенсация состоялась: капсула, совершившая посадку в Гане, возвращаемая капсула КА EXPRESS. Поэтому DARA послало в Гану двух сотрудников, которые увидели капсулу в ангаре Военно-воздушных сил в Тамало. Капсула весом 400 кг была в прекрасном состоянии.
313


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
Ю.0.1>ахёалв&, КА.Хатуле£, ЮМ.За£ара, ОЖМмхмй
КБ «Салют» ГКНПЦ им. Ш&Хруничева
КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ «МОНИТОР-Э»
Бурное совершенствование в 1980-1990-х гг. космических технологий, связанное с разработкой малогабаритных радио- и оптико-электронных приборов на цифровой основе, микроминиатюрной элементной базы и новых конструкционных материалов, привело к созданию за рубежом класса малых космических аппаратов. Это открыло большие перспективы в решении многих задач хозяйственной деятельности и военного назначения.
Накопленный к концу 1990-х гг. КБ «Салют» научно- технический потенциал и большой опыт работы, приобретенные при Создании космических станций «Салют», «Мир», модулей «Квант», «Кристалл», «Спектр», «Природа», «Заря», малого технологического аппарата «Экспресс» (РКА - DARA), а также наличие средств выведения легкого и тяжелого классов создавало предпосылки для внедрения в тематику предприятия нового направления деятельности по созданию автоматических космических аппаратов дистанционного зондирования Земли и связи.
Учитывая отсутствие в России разработок по высокотехнологичным КА нового поколения, а также потребность в таких КА для решения народно-хозяй¬
ственных и оборонных задач, руководством ГКНПЦ им. М.В.Хруничева было принято решение развернуть на предприятии работы в этом направлении.
С учетом ранее полученного опыта в КБ «Салют» ГКНПЦ им. М.В.Хруничева были начаты работы по анализу требований к космическим аппаратам ДЗЗ, связи и научного назначения с целью определения характеристик базовой унифицированной космической платформы, способной обеспечить их функционирование. Предварительные оценки показали, что для решения названных задач унифицированная платформа должна обеспечить размещение целевой аппаратуры массой до 500 кг и электроснабжение мощностью до 3,5 кВт. Система управления должна поддерживать трехосную стабилизацию космического аппарата с высокой точностью. При этом платформа должна иметь массу 400-500 кг. Для проведения дальнейших работ по созданию на основе УКП космических аппаратов ДЗЗ, связи, научного и специального назначения в КБ «Салют» ГКНПЦ им. М.В.Хруничева было создано подразделение под руководством заместителя генерального конструктора ВАХатулева. Главным конструктором темы по созданию малых космических аппаратов был назначен Ю.И.Завора.
В целях привлечения внимания общественности и потенциальных заказчиков космических услуг к новым разработкам ГКНПЦ им. М.В.Хруничева по инициативе генерального директора А.И.Киселева были начаты работы с европейскими специалистами по созданию общеевропейской службы глобального мониторинга природной среды (GES).
314


Глава 6
В проекте GES ГКНПЦ им. М.В.Хруничева должен был выполнять роль т.н. системного интегратора. Его задачей было объединить представителей различных министерств и ведомств, которые используют в своей деятельности космические данные, таких как Госком- экология, Министерство сельского хозяйства, Росгидромет, Министерство по чрезвычайным ситуациям и ликвидации стихийных бедствий, Министерство природных ресурсов, Роскартография, Комитет по рыболовству и многие другие. Необходимо было получить согласие этих министерств и ведомств на создание общего банка данных информации ДЭЗ.
Для реализации этой работы в Центре была создана Программа по дистанционному зондированию Земли. Директором программы была назначена ИАГлазкова. Первым должен был разрабатываться космический аппарат дистанционного зондирования Земли «Монитор-Э». Перед конструкторами КБ «Салют» была поставлена сложнейшая задача создания КА ДЗЗ нового поколения, обладающего характеристиками, соответствующими лучшим мировым образцам КА, таким как SPOT, IRS и др. Главной особенностью разработки являлось то, что ГКНПЦ им. М.В.Хруничева предлагал Заказчику законченный космический комплекс. В состав комплекса кроме КА ДЗЗ входили ракетно- космический комплекс «Рокот», наземный комплекс управления и наземный комплекс приема и обработки информации.
В 1999 г. генеральным директором были утверждены ТТЗ на создание космического комплекса «Монитор-Э» и частные технические задания на создание компонентов космического комплекса и бортовых систем космического аппарата. Для решения постав¬
ленной задачи была сформирована кооперация соисполнителей работ в составе уже зарекомендовавших себя по разработкам аппаратуры КА предприятий космической отрасли, таких как РНИИ КП, ОКБ «Факел», ОАО «Сатурн», НПП «Квант», ВНИИЭМ, МОКБ «Марс», а по целевой аппаратуре - КЗ им. С.А.Зверева в кооперации с НПП «ОПТЭКС». На кооперацию была возложена ответственная задача разработки новейших приборов и аппаратуры с использованием современных цифровых технологий и передовых достижений в области космического приборостроения.
При создании унифицированной космической платформы, которая получила название «Яхта», и КА «Монитор-Э» закладывались самые передовые технологии и принципы построения, достигнутые в космической отрасли к началу 2000 г.: негерметичная конструкция корпуса КА, применение малогабаритной аппаратуры в цифровом исполнении, информационная увязка бортовых систем посредством стандартных цифровых интерфейсов, построение системы терморегулирования на основе неконвективного теплообмена, высокая технологичность и удобство эксплуатации при сборке и испытаниях. Важной особенностью УКП являлось также то, что ее бортовые системы должны были обеспечивать функционирование КА как на низких, так и на высоких орбитах. Тем самым закладывалась основа для построения низкоорбитальной и высокоорбитальной модификации космической платформы. При этом сложность решения этих проблем усугублялась жесткими ограничениями по весовым характеристикам и габаритам приборов.
При разработке КА «Монитор-Э» специалистами КБ «Салют» были реализованы практически все
, Унифицированная космическая платформа «Яхта»
Модуль целевой аппаратуры
Съемочная аппаратура распределенного доступа «Гамма - Ц»
Панхроматическая съемочная аппаратура «Гамма-Л»
Космический аппарат «Монитор-Э»
315


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
концептуальные положения, определяющие технический облик космического аппарата нового поколения. На первом этапе работ космический комплекс с КА «Монитор-Э» создавался как инициативная разработка ГКНПЦ им. М.В.Хруничева с собственным финансированием. Впоследствии финансирование работ взял на себя Роскосмос со статусом Генерального заказчика комплекса. Поэтому в дальнейшем работы велись по контракту с Роскосмосом № 100-5684/02 от 18 апреля 2002 г. как составная часть работ по российской интегрированной спутниковой системе природно-ресурсного назначения (шифр ОКР «Монитор - Макросистема»).
Экспериментальный космический аппарат «Монитор-Э» предназначен для получения информации о заданных районах Земли в видимом и ближнем ИК-диапазонах в интересах составления кадастров земельных ресурсов, тематического картографирования территорий, контроля чрезвычайных ситуаций, оценки их последствий, геологического картирования и поиска полезных ископаемых, контроля состояния лесов, сельскохозяйственных культур, прогноза урожайности, контроля мелиорации и орошения, экологического мониторинга.
Космический аппарат прошел полную наземную отработку и был успешно запущен PH «Рокот» 26 августа 2005 г. на рабочую солнечно-синхронную орбиту высотой 542 км и наклонением 97,54 °. Целевое использование КА «Монитор-Э» началось с 26 ноября 2005 г., когда было получено первое видеоизображение поверхности Земли.
По завершению летных испытаний решением Государственной комиссии от 26 февраля 2006 г.
КК «Монитор-Э» был введен в опытную эксплуатацию. В связи с выявленными замечаниями в работе прибора ГИВУС штатная эксплуатация КА с 1 июля 2007 г. была переведена в исследовательский режим полета с ограничениями при проведении съемки до 15 сут. в месяц.
26 августа 2010 г. закончился заявленный в ТТЗ пятилетний технический ресурс КА. При этом эксплуатация КА в исследовательском режиме была продолжена. За весь период работы КА «Монитор-Э» провел более 1300 маршрутов съемки с общей площадью заснятой поверхности Земли более 180 млн км2. Информация, которая была получена с использованием снимков с КА «Монитор-Э», обладает высокой геометрической точностью и точностью привязки изображений. Она широко использовалась до настоящего времени различными ведомствами и администрациями регионов России в интересах сельского и лесного хозяйства, рыболовства, экологического мониторинга, решения оборонных и других задач.
В связи с нестабильной работой отдельных бортовых систем в конце заданного пятитилетнего технического ресурса по решению Роскосмоса эксплуатация КА «Монитор-Э» 21 февраля 2011 г. была прекращена. Малый космический аппарат дистанционного зондирования Земли «Монитор-Э» был первой отечественной разработкой, выполненной на уровне новейших технологий. На основе полученного в процессе его создания технического и производственного задела были созданы малые КА связи KazSat, KazSat-2 для республики Казахстан и КА связи «Экспресс-МД1» и «Экспресс-МД2» для российского оператора ФГУП «Космическая связь».
316


Глава 6
Ю.О.Шхйълой, ‘В.4.Хат^м$.1 ЮМЗаёвра, 033Ыхм£
КБ «Салют» ГКНПЦ им. МАХруничева
КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ СВЯЗИ
После создания КА ДЗЗ «Монитор-Э» ГКНПЦ им. М.В. Хруничева была развернута активная работа по маркетингу выхода на рынок космических услуг спутниковой связи. В результате были сформированы предложения по созданию малых КА связи для Республики Казахстан и Минсвязи РФ.
КА СВЯЗИ KazSat
В январе 2004 г. в рамках официального визита президента Российской Федерации В.В.Путина в Казахстан был подписан контракт на изготовление и запуск ГКНПЦ им. М.В.Хруничева первого национального казахстанского геостационарного спутника связи. Межведомственной комиссией Республики Казахстан рассматривалось несколько претендентов на выполнение этой работы. Предложения на конкурс, кроме ГКНПЦ им. М.В.Хруничева, подали НПО «ИСС им. Решетнева», ОАО «Газком» и РКК «Энергия». После тщательного рассмотрения предложений предпочтение было отдано ГКНПЦ им. М.В.Хруничева. Проект получил название KazSat.
Космический аппарат KazSat стал первым геостационарным спутником связи, созданным в ГКНПЦ им. М.В.Хруничева.
Спутник предназначен для телевизионного вещания, обеспечения фиксированной спутниковой связи и передачи данных. Зона обслуживания космическо¬
го аппарата - Казахстан, страны Центральной Азии и центральной части России. Контрактом также предусматривалось создание в Казахстане наземной инфраструктуры для управления полетом КА и обучение национальных кадров.
Перед Космическим центром стояла сложнейшая задача. Менее чем за два года необходимо было разработать и изготовить спутник, создать наземную инфраструктуру и обеспечить запуск космического аппарата. Для решения этой задачи КБ «Салют» необходимо было провести полномасштабные опытно-конструкторские работы по созданию высокоорбитальной модификации космической платформы «Яхта» для космических аппаратов связи. При создании КА KazSat специалистам КБ «Салют» необходимо было решить две ключевые технические проблемы: разработку оптимальной конструкции КА, адаптированной к парному выведению двух КА на одной PH, и создание бортовых систем, способных длительно функционировать на ГСО. При этом краеугольным вопросом являлось обеспечение десятилетнего ресурса работы КА.
Зона обслуживания КА связи KazSat
Космический аппарат связи KazSat. Основные компоновочные виды
317


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
Общий вид космического аппарата связи KazSat
Космический аппарат связи KazSat разрабатывался как попутная нагрузка при запуске на PH «Протон-М» тяжелых геостационарных КА связи серии «Экспресс-АМ» разработки ОАО «ИСС» им. М.Ф.Решетнева». Только такой запуск был экономически целесообразным для реализации проекта KazSat.
Особую сложность представляли именно вопросы надежности. Это в первую очередь было обусловлено тем, что после распада Советского Союза и перестройки экономики России были частично утрачены технологии изготовления радиационно:стойкой электронной элементной базы. В связи с этим при изготовлении системы управления, телекомандной системы и других систем КА на российских предприятиях использовалась зарубежная элементная база индустриального исполнения. А сертификация этой элементной базы для работы в условиях космического пространства является сложным процессом, который не всегда обеспечивает необходимые гарантии по надежности ее работы.
Организацию работ по проекту обеспечивали главный конструктор космических комплексов Э.Т.Радченко, заместитель генерального директора - директор компании «Хруничев-Телеком» Ю.В.Прохоров, директор программы КА связи А.А.Ганин, главный конструктор компании «Хруничев-Телеком» В.К.Зарубин.
В процессе анализа различных вариантов конструктивно-компоновочной схемы специалистами КБ «Салют» была предложена оригинальная конструкция спутника, корпус которого являлся переходной системой для установки попутного КА. Затраты на парное выведение космических аппаратов должны делиться между заказчиками пуска, что является экономически привлекательным. В процессе разработки КА KazSat был решен ряд важнейших технических проблем.
В первую очередь проведена адаптация всех бортовых систем к более жестким условиям работы на геостационарной орбите. Обеспечено сопряжение бортового ретрансляционного комплекса с системами космической платформы. Решены задачи радиационной защиты бортовых систем при длительной работе на ГСО, организовано проведение приемо-сдаточных испытаний с имитацией воздействий непосредственно на летное изделие в термобарокамере, акустической камере и безэховой камере факторов космического пространства и условий, возникающих в процессе выведения и функционирования КА на орбите.
Запуск КА KazSat с помощью PH «Протон-К» с РБ ДМ1 состоялся 18 июня 2006 г. После успешного завершения летных испытаний КА был передан в эксплуатацию Заказчику и начал обеспечивать телевизионное вещание и связь для республики Казахстан.
В 2008 г. эксплуатация КА KazSat была прекращена из-за отказа исполнительных органов КУДМ системы управления. Отказ был связан с низким качеством электронной компонентной базы иностранного производства категории Industrial, применявшейся при изготовлении бортовых систем КА. В январе 2009 г. спутник был уведен с ГСО на безопасную орбиту и его эксплуатация была прекращена.
КА СВЯЗИ «ЭКСПРЕСС-МД1» И«ЭКСПРЕСС-МД2»
Космические аппараты «Экспресс-МД1» и
«Экспресс-МД2» (малые дополнительные) - геостационарные спутники связи, созданные в ГКНПЦ им. М.В.Хруничева по заказу ФГУП «Космическая связь» и предназначенные для осуществления непрерывной круглосуточной ретрансляции потоков информации различного назначения в системе спутниковой связи и вещания Российской Федерации.
Работы по проекту KazSat существенно обогатили опыт специалистов ГКНПЦ им. М.В.Хруничева в области создания космических аппаратов, функционирующих на ГСО. Эксплуатация КА KazSat показала, что без серьезного совершенствования системы управления, повышения качества выполнения работ и испытаний невозможно обеспечить требуемый уровень надежности для
318


Глава 6
Антенна ретранслятора С - диапазона
Устройство отделения второго КА
Приборная панель
Антенна ретранслятора L - диапазона
Общий вид космического аппарата связи «Экспресс-МД1»
КА данного класса, соответствующий зарубежным спутникам. Поэтому специалистами КБ «Салют» был проведен тщательный анализ замечаний к работе бортовых систем КА KazSat и разработана детальная программа их устранения. Основные положения программы были сосредоточены на двух главных направлениях: совершенствование конструкции КА с целью ее облегчения и обеспечения условий гарантированного выведения с помощью PH «Протон-М» с РБ «Бриз-М» двух КА на ГСО, а также повышение надежности и ресурса работы бортовых систем. При этом необходимо было сохранить принятую концепцию построения КА, позволяющую обеспечить попутное выведение второго КА связи на геостационарную орбиту.
Большинство намеченных мероприятий по повышению надежности удалось реализовать на КА «Экспресс-МД1» и «Экспресс-МД2». Создание космических аппаратов велось на базе модернизированной космической платформы КА KazSat. С целью улучшения весовых характеристик корпус КА был полностью изготовлен из углепластиковых материалов. При разработке и изготовлении КА был реализован комплекс работ по доводке характеристик бортовых систем, повышению надежности и ресурса их функционирования. Так, в системе управления были проведены доработки бортового компьютера, блоков силовой автоматики, электроники двигателей-маховиков, усовершенствованы алгоритмы для повышения функционального резервирования приборов СУ. В телекомандной системе были доработаны приемо-передающие устройства с целью улучшения стабильности их работы и повышения помехоустойчивости. В системе электроснабжения улучшены режимы работы аппаратуры регулирования и контроля. Увеличен ресурс по количеству включений двигательной установки и доработаны узлы блоков хранения и подачи ксенона.
Космический аппарат «Экспресс-МД1»был запущен 11 февраля 2009 г. совместно с КА «Экспресс-АМ44» разработки ОАО «ИСС». После успешного проведения летных испытаний в мае 2009 г. КА был передан ФГУП «Космическая связь» в штатную эксплуатацию.
Кооперация предприятий-разработчиков бортовых систем КА включает следующие организации: ФГУП «Космическая связь» совместно с Alcatel Alenia Space- Italy (полезная нагрузка), МОКБ «Марс» (система управления), ФГУП РНИИ КП (телекомандная система), ОКБ «Факел» (двигательная установка), ОАО «АВЭКС» (аппаратура регулирования и контроля СЭС и аппаратура преобразования и управления ДУ), ФГУП НПП «Квант»
(солнечная фотоэлектрическая батарея), ОАО «Сатурн» (аккумуляторная батарея), НПП ВНИИЭМ (аппаратура ориентации солнечных батарей), НПО им. Лавочкина (тепловая панель служебных систем), ЗАО «Центр перспективных разработок» ОАО ЦНИИСМ (центральный силовой углепластиковый изогридный отсек корпуса), ОНПП «Технология» (углепластиковые трехслойные панели корпуса). Космический аппарат «Экспресс-МД1» находился в эксплуатации до конца 2013 г.
Космический аппарат связи «Экспресс-МД2» по своим техническим характеристикам и составу бортовых систем является практически полным аналогом КА связи «Экспресс-МД1». Вместе с тем по замечаниям, полученным в ходе эксплуатации КА «Экспресс-МД1», была проведена доработка ряда бортовых систем и бортового программного обеспечения, направленная на повышение устойчивости их работы в условиях длительной эксплуатации. Следует отметить, что после проведенных мероприятий по доработке бортовых систем в ходе наземных проверок, в т.ч. на полигоне Байконур, не было получено ни одного замечания к работе КА. Это говорило о значительном повышении качества КА по сравнению со своим предшественником.
КА «Экспресс-МД2» был запущен совместно с КА TELCOM3 6 августа 2012 г. Однако вследствие аварии РБ «Бриз-М» он не был выведен на расчетную орбиту и прекратил существование.
КА СВЯЗИ KazSat-2
Космический аппарат связи KazSat-2 предназначен для обеспечения телевизионного вещания и передачи данных в системе спутниковой связи на территории Республики Казахстан, стран Центральной Азии и цен¬
319


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
Панель с оборудованием служебных систем
Антенна ретранслятора Ки - диапазона
Общий вид космического аппарата связи KazSat-2
тральной части России, а также для удовлетворения потребностей казахстанских операторов спутниковой связи.
Космическая система связи KazSat-2 была создана в соответствии с договором № 330-60610 от 20 октября 2006 г. между ФГУП «ГКНПЦ им. М.В.Хруничева» и АО «Республиканский центр космической связи» Республики Казахстан. Помимо космического аппарата связи и вещания на геостационарной орбите, система включает наземный комплекс управления и систему мониторинга связи, расположенные на территории Республики Казахстан. Также договором предусмотрено обучение казахстанских специалистов.
Космический аппарат KazSat-2 является улучшенной модификацией космических аппаратов связи серии КА KazSat, «Экспресс-МД1» и «Экспресс-МД2». В КА KazSat-2 проведена значительная модернизация бортовых систем, позволяющая улучшить характеристики космического аппарата и создать необходимый уровень его надежности, в частности:
- установлены астродатчики, ГИВУС и солнечные датчики производства EADS Sodern, имеющие большую летную историю;
- введено дополнительно управление наиболее важными функциями КА прямыми командами от НКУ через БА КИС;
- введено функциональное резервирование гироприборов астросистемой;
- увеличена радиационная защита для обеспечения необходимой радиационной стойкости электронных блоков;
- повышены требования к сертификации элементной базы стандарта Industry и экспериментальной отработке для увеличения стойкости приборов к внешним факторам космического пространства и др.
В конструкции аппарата использованы современные композиционные материалы, что позволило уменьшить массу КА, увеличить жесткость и тепловую стабильность корпуса КА. При изготовлении полезной нагрузки фирмой Thales Alenia Space (Италия) применены отработанные элементы, имеющие летную квалификацию. Бортовой ретрансляционный комплекс состоит из 20 стволов Ки-диапазона (16 активных и 4 резервных).
Космический аппарат KazSat-2 был выведен PH «Протон-М» с РБ «Бриз-М» 16 июля 2011 г. (парный пуск совместно с американским спутником связи OS-2). Технический ресурс -14,5 лет. В настоящее время КА KazSat-2 функционирует в штатном режиме и обеспечивает в полном объеме услуги связи и телевизионного вещания в интересах Республики Казахстан.
Кооперация предприятий разработчиков бортовых систем КА «Kazsat-2» включала: Alcatel Alenia Space-ltaly (полезная нагрузка), МОКБ «Марс» (система управления), РНИИ КП (телекомандная система), ОКБ «Факел» (двигательная установка), ФГУП «Квант» (солнечная батарея фотоэлектрическая), АО «АВЭКС» (аппаратура регулирования и контроля СЭС и аппаратура преобразования и управления ДУ), ОАО «Сатурн» (батарея аккумуляторная), НПП ВНИИЭМ (аппаратура ориентации солнечных батарей), НПО им. Лавочкина (тепловые приборные панели и тепловые трубы), ЗАО «Центр перспективных разработок» ОАО ЦНИИСМ (центральный углепластиковый силовой изогридный отсек корпуса), ОНПП «Технология» (трехслойные углепластиковые панели корпуса).
В соответствии с договором между ГКНПЦ им. М.В.Хруничева и АО РЦКС по созданию КА KazSat-2 одновременно с созданием КА была проведена модернизация ранее созданного казахстанского НКУ КА KazSat (г. Акколь). В частности, на территории ГКНПЦ им. М.В.Хруничева создан и функционирует сектор ЦУП для управления КА на этапе ЛИ. Также специалистами КБ «Салют» проводилось обучение казахских специалистов, осуществляющих управление КА на этапе штатной эксплуатации из ЦУП РЦКС КА KazSat-2 в г. Акколь Республики Казахстан.
320


Глава 6
АММаиикай, ЛКМарария, fl.A.Зверей, Л.Ъ.Смнрихейскмя
АО «ВПК «НПО машиностроения»
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ «КОНДОР-Э»
ПРЕДПОСЫЛКИ РАЗРАБОТКИ
К началу 1990-х гг. и у нас, и за рубежом в развитии космической техники, в частности в разработке и создании космических аппаратов различного назначения, сложилось направление, основу которого составили новейшие достижения во многих областях космических технологий, микроэлектроники, радиотехники, оптики, ключевых элементов конструкции и др.
Используя эти достижения, НПО машиностроения (ныне АО «ВПК «НПО машиностроения») уже в 1992— 1993 гг. прорабатывало космические аппараты для наблюдения поверхности Земли и объектов на ней. На предприятии пришли к пониманию, что задачи по дистанционному зондированию Земли при характеристиках разрешения аппаратуры наблюдения в различных участках спектра на уровне 0,3, 0,5 и 1,0 м при продолжительности полета 5 и более лет можно решить не на тяжелых, а на «малых» космических аппаратах легкого класса весом 1000-1100 кг. Для запусков МКА на орбиту было предложено использовать недорогую PH «Стрела» также легкого класса, созданную на базе снимаемых с боевого дежурства МБР УР-100Н УТТХ (SS-19) разработки НПО машиностроения.
Основываясь на этих возможностях, в новых экономических условиях 1990-х гг. руководитель НПО машиностроения Г.А.Ефремов предложил программу «Прагматичный космос», при следовании которой появились реальные возможности предложить коммерчески привлекательные проекты средств ДЗЗ, ориентируясь на российских и зарубежных потребителей космической информации военного и гражданского назначения.
В1996 г. был объявлен конкурс технических предложений на космическую систему с малыми КА наблюдения. В конкурсе участвовали шесть известных организаций оборонной промышленности: НПО машиностроения, ЦСКБ «Прогресс», НПО им. САЛавочкина, РКК «Энергия» им. С.П.Королева, КБ «Арсенал» им. М.В.Фрунзе и КБ «Салют». НПО машиностроения фактически разрабатывало технические предложения повторно и с более глубоким уровнем проработки и обоснования.
По результатам конкурса Межведомственной экспертной комиссией победителем по системе с МКА с радиолокационной аппаратурой наблюдения было признано НПО машиностроения с рекомендацией «вследствие финансовых ограничений позднее вернуться к созданию на этой конструктивной базе МКА с оптико-электронной и другими видами аппаратуры наблюдения». Заключение МВЭК было утверждено 8 июля 1997 г. Работа выполнялась в соответствии с постановлением Правительства РФ от 9 июля 1998 г., в последние годы - также и по линии внешнеэкономического сотрудничества.
В1998 г. завершилась разработка эскизного проекта, в 1999 г. проект был защищен, но до 2004 г. финансирование темы (рабочий проект, изготовление мат- части, наземная отработка и др.) из госбюджета было явно недостаточным (даже при использовании предприятием собственных средств) для должного развертывания работ в головной организации и на предприятиях кооперации. Экспортный вариант космической системы с МКА получил наименование «Кондор-Э».
Космический аппарат разработан на основе единой унифицированной платформы, на которой размещался аппаратный модуль, несущий любой набор целевой аппаратуры: радиолокационной, оптико-электронной, радио- и радиотехнической, научной и др.
СОСТАВ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА
В состав ракетно-космического комплекса входят:
1. Орбитальная группировка МКА - до 6 шт.
2. Наземный комплекс управления:
- центр управления полетом с программно-математическим обеспечением;
- технические средства стационарных командно-измерительных пунктов (входят функционально);
- каналы, средства связи и передачи данных (входят функционально);
- мобильные командные пункты управления (входят функционально).
3. Наземный специальный комплекс:
- комплекс программно-технических средств приема информации;
- комплекс программно-технических средств обработки информации;
- мобильные пункты с комплексом средств приема, обработки и выдачи информации, получаемой с МКА.
4. Ракета-носитель легкого класса «Стрела».
5. Комплекс наземных технологических средств подготовки и запуска МКА.
321


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
Работы проводились в соответствии с действующими нормативными документами (Положение РК-98, ГОСТы и др.), определяющими порядок разработки, объем наземной отработки (автономные конструкторские и предварительные испытания, частные и общие комплексные испытания в составе изделия и др.). Запуск в космос и успешное задействование на рабочей орбите первого радиолокационного МКА «Кондор-Э» были осуществлены 27 июня 2013 г. Параметры орбиты: наклонение - -74 °; высота - 500— 523 км; период обращения - -95 мин.
Одним из серьезных критических замечаний по осуществленной программе «Кондор-Э» было применение на КА зеркальной антенны с механическим перенацеливанием для съемки. Дальнейшее электронное наведение луча в достаточно широком диапазоне углов осуществляется специальным рупорным облучателем, что вполне достаточно для реализации прожекторного режима в полосе с наиболее высоким разрешением вместо применения радиолокатора с активной фазированной антенной решеткой. Однако в условиях скудного финансирования в годы разработки КА, во второй половине и в конце 1990-х гг., а также при отсутствии опыта и необходимых наработок в создании антенных приемо-передающих модулей вести параллельно разработку другого локатора с АФАР было практически невозможно. С другой стороны, в стране существовали технология и реально выполненные работы по созданию зеркальных раскрывающихся антенн большого диаметра (ОКБ МЭИ). Это и определило принятое техническое решение.
Тем не менее НПО машиностроения прорабатывало вариант МКА с АФАР, но это не нашло под¬
держки. В дальнейшем вполне вероятна возможность возвращения к этому вопросу, без нарушения при этом основных принципов функционирования созданного МКА.
МАЛЫЙ КА «КОНДОР-Э»
Радиолокационный МКА «Кондор-Э» предназначен для проведения всепогодных круглосуточных съемок объектов и заданных участков земной поверхности (суши и моря) в прожекторном режиме максимального разрешения, маршрутном детальном режиме, обзорном режиме и широкозахватном режиме «Скансар» низкого разрешения.
МКА «Кондор-Э» строится по модульному принципу и состоит из модуля полезной нагрузки - радиолокатора с зеркальной антенной - и унифицированной космической платформы со служебными системами, обеспечивающими функционирование МКА при наземной предстартовой подготовке, при старте в составе КГЧ и на всех участках орбитального полета. УКП способна также нести оптико-электронную и другую аппаратуру наблюдения. УКП в геометрическом отношении представляет собой параллелепипед длиной 1750 мм, в поперечном сечении имеющий квадрат со стороной -900 мм. Корпус УКП конструктивно выполнен в виде негерметичного контейнера, состоящего из четырех панелей, механически соединенных между собой. Все панели УКП выполнены в виде трехслойной конструкции и состоят из двух обшивок алюминиевого сплава. Между обшивками располагаются те-
Схема членения МКА «Кондор-Э»
322


Глава 6
Бортовая
Бортевая систем»
вычислительная
сбора и передачи
система
данных
Бортсеая аппаратура коавнднс и-мерительной системы
Аппаратура потребителя спутнике®*'П навигации
Бортовая автоматика
Систем
телеметрических
измерений
Система управления деижением
Блок коммутации питания
Состав радиолокационного МКА «Кондор-Э*
пловые трубы радиационного теплообменника и внутренний силовой набор. Все свободное пространство между обшивками заполнено сотами из алюминиевой фольги.
Бортовые системы МКА размещены на панелях и рамах УКП: аппаратура РСА - на выдвижной раме, блоки системы генерирования электроэнергии - на откидных панелях, система управления движением - в основном на верхней панели, блоки бортового комплекса управления - на нижней панели и вертикальной стационарной раме. На переднем торце УКП предусмотрены посадочные точки для крепления антенно-поворотного устройства антенны с системой РСА, на заднем торце УКП - точки для крепления ДУ. По переднему торцу УКП обеспечивается раскрепление КА на обтекателе космической головной части. По заднему торцу УКП КА соединяется с PH при помощи пироболтов. На двух боковых гранях корпуса закреплены раскладывающиеся четыре секционные панели солнечных батарей, в передней части - антенная система РСА, на плоскости, обращенной в зенит, - звездные и солнечные датчики, в надир - датчики Земли, в хвостовой части - двигательная установка системы ориентации и коррекции орбиты.
Панели СБ ориентируются независимо одна от другой путем поворота вокруг осей по крену и тангажу. Положение батарей регулируется по командам локального контроллера бортовой вычислительной сети в зависимости от положения Солнца относительно осей МКА и сигналов положения панелей. В процессе поворота система ориентации СБ обеспечивает транзитную передачу электроэнергии, генерируемой панелями, и передачу сигналов от приборов, установленных на панелях.
В качестве полезной нагрузки МКА «Кондор-Э» радиолокационного наблюдения используется радиолокатор с синтезированной апертурой «Стриж» разработки АО «Концерн «Вега» (главный конструктор И.Г.Осипов, в дальнейшем - В.Э.Турук). Этот РСА является универсальным многорежимным локатором космического базирования, позволяющим решать широкий круг пользовательских задач.
Концепция РСА была сформулирована по результатам анализа информативности различных диапазонов волн для решения задач ДЗЗ и оценки возможностей аппаратурной реализации. Был сделан вывод, что для совмещения различных задач наблюдения заданных районов Земли оптимален S-диапазон волн с полным использованием выделенной полосы частот и реализацией широкого набора режимов работы. Предусмотрены
323


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
МКА в рабочем положении
детальные маршрутный и прожекторные режимы с разрешением от 1 м, обзорные режимы пониженного разрешения (Скансар).
В состав РСА входят передающее устройство с формирователем частот и сигналов, СВЧ-тракг, антенное устройство, прибор управления переключателем зон обзора, приемное устройство, прибор преобразования информации, приборы синхронизации, управления и контроля, а также прибор для калибровки приемного устройства.
Цифровое управление аппаратурой РСА, режимами работы и параметрами зондирующего сигнала обеспечивает гибкое использование ресурсов космического аппарата для удовлетворения различных потребителей радиолокационной информации.
Одна из важнейших задач - оперативность наблюдения, достигаемая сокращением времени повторной съемки, - требует максимального расширения полосы обзора, т.е. увеличения углов падения, ограниченных условиями неоднозначности по азимуту/дальности. Эта задача облегчает применение в РСА гибридной зеркальной антенны диаметром рефлектора около 7 м с большой эффективной площадью - около 28 м2. Антенна имеет рефлектор ферменной конструкции, раскрывающийся в космосе, разработанный в ОКБ МЭИ. Масса одного квадратного метра рефлектора составляет около 0,7 кг. Электронное сканирование лучом, необходимое для реализации прожекторного режима, обеспечивается 32-рупорным облучателем, образую¬
щим решетку по 8 излучателей с управляемым шагом в фокальной плоскости рефлектора. В результате формируются 25 парциальных лучей с отклонением ±2°.
Для обзорного режима облучатель антенны механически разворачивается в вертикальное положение и реализуется электронное сканирование луча по углу места. Одновременно меняется поляризация сигналов на излучение и прием (с ГГ на ВВ). Подвижный узел крепления антенны позволяет расширить пределы перенацеливания полосы съемки, а также изменять направление обзора вправо и влево относительно трассы полета. Компенсационный момент при повороте антенны создает уникальный маховик массой 9,45 кг с диском трехслойной конструкции (две тонколистовые металлические обшивки, склеенные с сотовым заполнителем) диаметром 0,795 м и толщиной 0,04 м.
Использование в передатчике сосредоточенного транзисторного усилителя с суммированием мощности и средней мощностью излучения 200 Вт позволяет обеспечить высокую надежность в течение срока службы не менее 5 лет. Используемый выходной сумматор мощности на 16 модулей имеет потери не более 0,5 дБ.
Цифровой формирователь зондирующих сигналов с ЛЧМ обеспечивает широкие возможности для изменения параметров излучаемых импульсов. В РСА применены современные методы уменьшения помех, вызванных неоднозначностью сигналов по дальности и азимуту. С этой целью предусмотрены наборы зон-
324


Глава 6
дирующих сигналов с разной начальной фазой и направлением ЛЧМ. Предусмотрены также специальные сигналы и режимы для текущего контроля приемопередающего тракта и калибровки РСА.
В процессе полета PH после выключения ДУ второй ступени от нее отделяется связка «разгонный блок + отсек измерительной аппаратуры + МКА «Кондор-Э», после чего включается ДУ ОИА, обеспечивающая парирование возмущений при отделении и стабилизации связки на участке пассивного полета. В районе апогея траектории выведения ДУ ОИА выключается, а ДУ АПБ, обеспечивающая доразгон и выведение МКА на заданную орбиту, выключается. После выключения ДУ АПБ ориентацию и стабилизацию МКА при его отделении обеспечивает ДУ ОИА. Отделение МКА от связки «ОИА + АПБ» производится посредством пружинных толкателей, а связка «ОИА + АПБ» с помощью ДУ ОИА уводится на орбиту с другими параметрами. В процессе рабочего функционирования космической системы МКА взаимодействует со средствами наземного сегмента непосредственно, находясь в зоне радиовидимости пункта управления или пункта приема и обработки информации.
Общее руководство работами по малому космическому аппарату «Кондор-Э» и системе в целом осуществляли первые заместители генерального конструктора и генерального директора НПО машиностроения В.В.Витер и М.И.Гришко.
ЛВ.Ъайадай, 'ВЛМмсшк,
АО «Корпорация «Комета»
ИСПЫТАНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИСТЕМЫ «ОКО-1». НАЧАЛО РАБОТ ПО СОЗДАНИЮ ЕДИНОЙ КОСМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
После длительной и тщательной подготовки аппаратурных и программных средств системы «Око-1» 14 февраля 1991 г. по намеченной программе был запущен на геостационарную орбиту ее первый космический аппарат с бортовой аппаратурой обнаружения теплопеленгационного типа для проведения летно-конструкторских испытаний.
Разработчики и члены комиссии пережили шок от первого включения БАО. Все замерли от удивления, увидев на экране индикатора в цветном изображении освещенную Солнцем Землю с континентами, морями и океанами. Как на привычной географической карте светились восточная часть Африки, Красное море с проливами, Аравийский полуостров, Персидский залив, полуостров Индостан, остров Цейлон и почти весь Индийский океан. По сравнению с системой первого поколения это был ощутимый качественный скачок. Бортовая аппаратура и все средства системы работали достаточно надежно. Далее началась активная сложнейшая работа по доводке средств и испытаний системы в целом.
Первый КА просуществовал на орбите достаточно длительное время и дал важный экспериментальный материал, необходимый для уточнения ряда научно¬
Геостационарный сегмент космического эшелона СПРН после 2005 г. 325


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
технических решений, в частности по определению характеристик оптимального спектрального оптического фильтра, прецизионной системы сканирования и фотоприемного устройства БАО. В декабре 1992 г. был запущен второй КА. Запуск, вхождение в связь и работы по испытаниям также прошли успешно. С его помощью были получены убедительные статистические данные по характеристикам системы, проведено большое количество экспериментов и измерений, а также обнаружений запусков отечественных и зарубежных различного вида баллистических ракет и ракет-носителей. В июле 1994 г. был запущен еще один КА. Теперь, работая с тремя КА, испытатели осуществляли отработку и оценку системных характеристик для проведения ЯКИ. Для решения сложнейшего комплекса задач отработки аппаратурно-программных средств обнаружения в 1992 г. была организована комплексная бригада. В состав коллектива бригады вошли:
- от головной организации ЦНИИ «Комета» - В.В.Синельщиков (руководитель бригады),
С.Г.Тотмаков, А.Е.Вересоцкий, В.И.Друшляков,
В.А.Гапон, В.Л.Байцуров, А.М.Блинов, ВАВакулов;
- от ГОИ им. С.И.Вавилова - Л.А.Мирзоева, Г.А.Маковцов;
- от НПО «Геофизика» - Г.Н.Куковкин, М.М.Карпухин, И.П.Алексеев;
- от НПО «Орион» - В.Г.Буткевич.
Работы бригады проводились в тесном взаимодействии с ЦНИИ-45 МО РФ (Е.В.Жадейко,
В.Б.Ивановский, О.Ю.Аксенов, В.И.Шестихин, П.Я.Сал- танов, С.П.Дианов, В.Н.Липатов), с НИИ-2 МО РФ
(В.Н.Сергеевич, В.Н.Васильев) и армейскими специалистами (П.И.Пилецкий, Ю.Н.Сиротенко).
К середине 1996 г. отработка аппаратурно-программных средств обнаружения и управления системы «Око-1» с использованием средств имитационного моделирования и результатов натурных работ были успешно завершены и разработчики перешли к ЛКИ.
Летно-конструкторские испытания системы и отработка средств взаимодействия с КП (ЗКП) СПРН проходили в 1990-е гг. - сложнейший период жизни нашей страны. Огромную помощь в успешном завершении работ по созданию системы «Око-1» в этих условиях оказывало тесное взаимодействие с руководителями НИИ Минобороны и армейскими специалистами-экс- плуатационщиками.
В 1995 г. ЛКИ были завершены, наступила стадия государственных испытаний. В кратчайшие сроки был отработан и согласован итоговый акт государственных испытаний системы первого этапа создания, о чем Министерством обороны было доложено президенту Российской Федерации. 25 декабря 1996 г. указом президента Российской Федерации система первого этапа была принята на вооружение ВС РФ.
В 1998 г. в рамках создания системы «Око-1» второго этапа было завершено создание Восточного командного пункта, и система второго этапа в составе Западного и Восточного командных пунктов прошла все виды испытаний. Восточный КП был поставлен на опытное дежурство, а в 2002 г. введен в эксплуатацию в составе системы.
Восточный командный пункт
326


Глава 6
Космические системы «Око» и «Око-1» раннего предупреждения о стартах МБР первого и второго поколений разрабатывались изначально как «открытые» информационные системы, т.е. способные к дальнейшему совершенствованию без изменения базовых принципов построения. Это означает, что внедрение новых технологий и прогрессивных конструкторских решений дает возможность расширить выполняемые функции системы и повысить информационный вклад космического эшелона СПРН в оценку ракетно-космической обстановки во всех условиях геополитического положения Российской Федерации.
С учетом современных экономических и военно-политических условий коллективом ученных и инженеров ФГУП «ЦНИИ «Комета» (В.П.Мисник, Г.В.Давыдов, Д.Ц.Литовченко, В.Б.Фролов, В.В.Бодин, Г.В.Подлесная,
В.И.Друшляков, В.Ю.Бобров, Ю.Я. Быков, Г.А.Ермошкин,
В.А.Гапон, В.В.Синельщиков, Е.М.Сергеев, А.А.Захаров и др.) была разработана концепция дальнейшего развития и совершенствования космического эшелона. Основу концепции составили три базовых положения: расширение и интеграция функций, унификация средств и оптимизация кооперации предприятий-раз- работчиков. В соответствии с этими положениями развитие космической системы должно строиться на принципах инновационного подхода с использованием существующих научно-технического и производственного потенциалов и опытно-конструкторского задела, а также применения перспективных технологий. При разработке концепции построения перспективной системы создание высокоэллиптических и геостационарных КА осуществлялось на основе единой унифицированной космической платформы и модульного принципа конструирования, включая ряд задач информационного обеспечения различных систем иного назначения.
Кроме того, в качестве необходимого критерия при создании ЕКС было взято снижение затрат на разработку и эксплуатацию системы. Использование высокотехнологических интеллектуалоемких решений позволило применить средства системы для решения ряда задач гражданского назначения, в т.ч. экологического контроля озонового слоя атмосферы Земли, мониторинга околоземного пространства и подстилающей поверхности в целях обнаружения тепловых источников (лесные пожары, нефтяные факелы и пр.), чрезвычайных ситуаций (взрывов, извержений вулканов, землетрясений и др.).
Совокупность решаемых задач, включая информационное обеспечение систем иного назначения, превратило разрабатываемую ЕКС во вневидовую космическую систему оборонного и гражданского назначения.
На текущий момент успешно завершены государственные (зачетные) испытания ЕКС второго этапа создания.
Колл. аёт.
АО «НПО им. САЛавочкина»
ОРБИТАЛЬНЫЕ АППАРАТЫ ДЛЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПРИКЛАДНЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ
НЕПИЛОТИРУЕМАЯ ВНЕАТМОСФЕРНАЯ АСТРОФИЗИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ, СОЗДАННАЯ НА БАЗЕ МНОГОЦЕЛЕВОГО СЛУЖЕБНОГО МОДУЛЯ «НАВИГАТОР»
Космический комплекс «Спектр-Р»
Космический комплекс «Спектр-Р» является головным из серии космических комплексов «Спектр», создаваемых с использованием вновь разработанного базового модуля «Навигатор». Космический комплекс «Спектр-Р» предназначен для создания высокоапогей- ного искусственного спутника Земли с радиотелескопом большого диаметра на борту с целью проведения совместно с земными радиотелескопами фундаментальных астрономических исследований на базе интерферометра «Земля - Космос» с размерами, намного превосходящими диаметр Земли.
Основными научными задачами являются исследования структуры и динамики космических источников радиоизлучения с угловым разрешением до микросекунд дуги. Кроме того, дополнительно установленный комплекс научного эксперимента «Плазма-Ф» предназначен для проведения плазменно-магнитного эксперимента с целью изучения турбулентности солнечного ветра в малоизученном диапазоне частот.
':'П, -
\
КА «Спектр-Р» в полете
327


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
Для обеспечения синтеза высококачественных изображений с помощью наземно-космического интерферометра необходимо иметь орбиту, параметры которой под воздействием гравитационного возмущения от Луны и Солнца претерпевали бы существенные изменения. Такие орбиты обеспечивают большое разрешение интерферометра и высокое качество изображения.
Для проекта «Спектр-Р» в качестве рабочей орбиты выбрана высокоэллиптическая орбита с высотой апогея в диапазоне 300000-360000 км и высотой перигея 600 км. Как того требует научный эксперимент, она является сильно эволюционирующей.
При выборе начальных параметров рабочей орбиты учитывается ряд ограничений:
- время баллистического существования КА должно быть не менее 8 лет;
- максимальное время нахождения КА в тени Земли с учетом полутеней не должно превышать 2 ч;
- критерий качества орбиты, характеризующий эффективность проведения научных исследований, должен быть максимально возможным;
- начальное наклонение плоскости орбиты определяется разрешенными трассами выведения PH.
Также с помощью комплекса научных приборов «Плазма-Ф» осуществляет непрерывное мониториро- вание параметров космической плазмы и энергичных частиц межпланетной среды (как часть «космической погоды») и изучение высокочастотной турбулентности этих параметров путем проведения измерений с рекордно высоким временным разрешением. Космический аппарат «Спектр-Р» («Радиоастрон») запущен 18 июля 2011 г. с космодрома Байконур РКН «Зенит» с разгонным блоком «Фрегат-СБ».
Космический аппарат гидрометеорологического назначения «Электро-Л»
Космический аппарат «Электро-Л» имеет следующее назначение:
- получение многоспектральных снимков облачности и подстилающей земной поверхности в пределах всего наблюдаемого диска Земли;
- получение данных о гелиогеофизической обстановке на высоте орбиты КА для решения задач гелио- геофизического обеспечения;
- выполнение телекоммуникационных функций по распространению, обмену гидрометеорологическими и гелиогеофизическими данными и ретрансляции информации с платформ сбора данных (в т.ч. от аварийных радиобуев системы «КОСПАС-SARSAT»).
Область применения данных, полученных КА, - гидрометеорологическое и гелиогеофизическое обеспечение.
КА «Электро-Л» обеспечивает:
КА аппарат «Электро-Л» в полете
- формирование и передачу по линии вниз на частоте 7,5 ГГц со скоростью до 30,72 Мбит/с целевой информации, включающей в свой состав видеоинформацию, представленную многоспектральными снимками облачности и подстилающей земной поверхности в пределах всего наблюдаемого диска Земли, получаемых с МСУГС, а также выборку гелиогеофизической информации и оперативно-контрольную информацию с периодичностью 0,5 ч в штатном режиме и 10,5— 15 мин в режиме учащенных снимков;
- формирование и передачу по линии вниз на частоте 1,7 ГГц со скоростью 2,5 Кбит/с гелиогеофизической информации на высоте орбиты.
Космический аппарат «Зонд-ПП»
КА предназначен для изучения характеристик земной поверхности спутниковым радиометром L-диапазона и для экспериментальной отработки ги- перспектральной аппаратуры в условиях космоса. Основными научными задачами были:
- изучение состояния растительного покрова, исследование температурно-влажностного состояния лесоболотных систем, исследование сейсмоактивных зон, зон геотермальной и вулканической активности, исследование гляциальных и мерзлотных зон;
- определение солености поверхностного слоя океана, исследование теплового и динамического взаимодействия океана и атмосферы, изучение ледовой обстановки;
- отработка методики гиперспектральной съемки и создание банка спектральных данных и спектральных портретов наземных объектов.
Космический аппарат «Зонд-ПП» выведен 22 июля 2012 г. на солнечно-синхронную орбиту с высотой перигея около 780 км и высотой апогея около 835 км.
328


Глава 6
Микроплатформа «Карат»
Гиперспектрометр
Научная аппаратура «Зонд-ПП»
КА «Зонд-ПП»
Запуск осуществлен PH «Союз-ФГ» с РБ «Фрегат» совместно с Белорусским космическим аппаратом и спутниками «Канопус-В», ТЕТ-1 и ADS-1b.
Космический аппарат «РЭЛЕК»
КА предназначен для исследования физических механизмов воздействия энергичных частиц солнечного, магнитосферного и атмосферного происхождения на атмосферу Земли. Объектом научных исследований в рамках эксперимента «РЭЛЕК» («Релятивистские электроны») являются высыпания магнитосферных релятивистских электронов и транзиентные, т.е. кратковременные явления в атмосфере Земли, на Солнце и во Вселенной. В качестве подобных событий проявляются физические процессы различной природы, протекающие с выделением большой энергии в течение малых промежутков времени. В атмосфере Земли к таким явлениям относятся высотные атмосферные разряды, в т.ч. некоторые типы гроз, а также т.н. спрайты, эльфы и голубые струи, их проявления в разных диапазонах электромагнитного спектра.
Научная программа экспериментов на КА «РЭЛЕК» направлена на получение новых знаний о механизмах ускорения и потерь электронов высоких энергий в зонах захваченной радиации. Отдельной задачей является изучение возможного влияния потоков высыпающихся релятивистских электронов на верхнюю атмосферу Земли и ее отклика на такие высыпания. В результате реализации научной программы появляются новые данные о механизме ускорения и потерь электронов высоких энергий, взаимодействии «волна - частица», а также новые данные о динамических процессах в системе «атмосфера - ионосфера - магнитосфера».
Реализация научной программы позволяет разработать новые методы зондирования верхней атмосферы Земли в радио-, оптическом, ультрафиолетовом, рентгеновском и гамма-диапазонах, развить эти методы для оценки роли высотных разрядов в глобальной электрической цепи, оценить возможное влияние высотных разрядов на состояние верхней атмосферы и околоземного пространства, в т.ч. в плане радиационных условий, практического использования разработанных методов в научных и прикладных целях.
Впервые должны быть получены данные по временным характеристикам атмосферных вспышек гамма-излучения с высоким временным разрешением, исследована возможная связь вспышек ультрафиолетового и гамма-излучения с высотными грозовыми разрядами; должны быть получены новые и дополнены имеющиеся ряды данных о состоянии верхней атмосферы и ионосферы, пространственно-временной изменчивости потоков частиц и квантов в околоземном пространстве, уточнены и развиты модельные представления о природных процессах и явлениях. Реализация научной программы позволит также продолжить совершенствование средств и методов регистрации различных компонентов космической радиации, зондирования верхней атмосферы Земли из космоса.
КА «РЭЛЕК» выведен 8 июля 2014 г. на солнечносинхронную орбиту с высотой перигея около 630 км и высотой апогея около 820 км. Запуск КА осуществлен PH «Союз-2-16» с РБ «Фрегат» в качестве попутного груза совместно с космическим аппаратом «Метеор-М» № 2. Космический аппарат «РЭЛЕК» создан на базе малоразмерной космической платформы «Карат». Масса космического аппарата составляет 283 кг, в т.ч. масса полезной нагрузки -101 кг. Конструктивно КА выполнен без герметичного приборного контейнера с резервированием бортовых систем как на приборном, так и на логическом уровнях.
КА «РЭЛЕК»
329


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
Колл. аём.
НПО им. САЛавочкина
КОСМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ «АРКОН»
КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ ОПТИКОЭЛЕКТРОННОГО НАБЛЮДЕНИЯ «АРКОН-1»
В начале 1980-х гг. НПО им. САЛавочкина приступило к созданию космической системы для глобального оперативного высокопериодического оптико-электронного наблюдения поверхности Земли с целью получения информации в интересах различных потребителей. В 1983 г. вышло первое постановление правительства, определившее задачи основных исполнителей.
Необходимо особо отметить роль В.М.Ковтуненко в то время главного конструктора НПО им. С.А.Ла- вочкина, который возглавил разработку и сумел убедить высоких руководителей в реальности проекта, заставил поверить, что эта задача по силам коллективу НПО им. САЛавочкина. И он не ошибся.
Впервые в нашей стране начал создаваться космический комплекс на базе крупногабаритной оптики с техническими характеристиками, не уступающими, а по ряду основных параметров превосходящими мировые аналоги.
К решению поставленной задачи были привлечены лучшие коллективы разработчиков космической техники, созданы производственно-испытательные стенды и необходимая материально-техническая база для обеспечения всего комплекса работ по изготовлению, наземной отработке и летным испытаниям. В результате плодотворного сотрудничества с НПО «ЛОМО», «ЭЛАС» (позднее - НИИ микроприборов, НПП «ОПТЭКС»), ГОИ им. С.И.Вавилова, НПО «Хартрон», НИИ точных приборов, НИИ космического приборостроения, ВНИИЭМ, НПО «Квант» и другими ведущими предприятиями космической отрасли НИОКРы были успешно завершены, выпущена конструкторская документация для производства и программно-методическая - для испытаний.
Первый космический аппарат «Аркон-1», опередив аналогичную разработку наших коллег из Самары, был изготовлен в 1996 г., второй - в 2001-м, создавался задел для третьего. Не без проблем, но в заданные сроки шли подготовка и отладка наземных средств для управления космической системой.
6 июня 1997 г. первый «Аркон-1» («Космос-2344») был выведен ракетой-носителем «Протон» с разгон¬
ным блоком 17С40 на рабочую орбиту (высота апогея 2745,8 км, перигея -1513,4 км, наклонение - 63,42°) и сразу же привлек к себе пристальное внимание средств слежения США за космическими объектами. Орбита была действительно не типичной для существующих КА дистанционного зондирования.
Результаты летных испытаний первого КА «Ар- кон-1» доказали теорему существования высокопериодического детального наблюдения. Вопреки «доброжелателям» и скептикам, была подтверждена правильность заложенных в него технических решений.
Однако одновременно выявилось и серьезное техническое отставание наземных средств планирования и управления, не готовых эффективно работать с КА такого типа. В совокупности с «человеческим фактором» это и предопределило в октябре печальную судьбу первого КА.
С учетом детального анализа результатов летных испытаний космической системы с первым КА были выполнены необходимые доработки бортовых систем, наземного и бортового программного обеспечения и эксплуатационной документации. Особое внимание было уделено надежности функционирования и развитию наземных средств для планирования работы и управления КА, а также обучению и подготовке специалистов для работы со столь сложным изделием в эксплуатирующих организациях.
Запущенный 25 июля 2002 г. на рабочую орбиту (высота апогея - 1841,7 км, перигея - 1513,8 км, на-
КА «Аркон-1» на рабочей орбите
330


Глава 6
клонение - 63,46е) второй «Аркон-1» («Космос-2392») довольно быстро включился в работу и после успешного завершения этапа летных испытаний началась совместная с Заказчиком эксплуатация этой космической системы.
Выполнение заданных ТЗ характеристик космической системы было обеспечено благодаря успешному применению на КА «Аркон-1» крупногабаритного оптико-электронного телескопического комплекса высокого разрешения, способного вести наблюдение с эллиптических рабочих орбит, значительно отличающихся от традиционных для КА, предназначенных для дистанционного зондирования.
Кроме этого, на КА «Аркон-1» впервые реализовано прецизионное высокодинамичное управление по трем осям одновременно. Таким образом, он умел быстро разворачиваться на любую точку на поверхности Земли или околоземного пространства по кратчайшему пути, затем стабилизировался и выполнял режимы съемки отдельных объектов, маршрутов и площадей с точным выдерживанием скорости бега изображения, формируемого в фокальной плоскости телескопа.
Оригинальные алгоритмы управления, реализованные в бортовом управляющем комплексе, обеспечивали почти интеллектуальное поведение КА. Так, например, в случае получения с Земли некорректной команды он, словно с обидой на управленцев, самостоятельно переходил в режим постоянной солнечной ориентации, ожидал, когда ошибка будет устранена и он сможет продолжить свою работу.
Дорогого стоила и заложенная в КА его разработчиками способность к самовыживанию в нештатных, аварийных ситуациях.
Космическая система дистанционного зондирования Земли с КА «Аркон-1» имеет следующие отличительные особенности:
- обладает основными достоинствами как низкоорбитальных (высокое линейное разрешение на местности), так и высокоорбитальных (обеспечение одним КА ежесуточного глобального наблюдения заданных объектов) КС;
- имеет более высокую эффективность решения целевой задачи по сравнению с существующими проектами низкоорбитальных и высокоорбитальных КС оптико-электронного наблюдения;
- обеспечивает высокую (1-3 раза в сутки) периодичность наблюдения, производительность и оперативность доставки информации в реальном масштабе времени или после записи в бортовой накопитель;
- может функционировать в широком диапазоне (1000-30000 км) рабочих орбит с целью проведения съемки земной поверхности в интересах широкого круга потребителей информации ДЗЗ, а также вы¬
полнять попутные научно-исследовательские задачи и эксперименты в околоземном космическом пространстве;
- имеет возможность наблюдения объектов на поверхности Земли с большими углами крена, а также в площадном и маршрутном режиме произвольной формы;
- обеспечивает получение видеоинформации высокого качества даже при низких (около 0°) углах Солнца;
- обладает значительным потенциалом для дальнейшего улучшения тактико-технических характеристик КА и возможностью его воспроизводства для формирования российской орбитальной группировки.
Таким образом, впервые в отечественной практике была создана космическая система ДЗЗ, включающая в себя:
- КА, не имеющий отечественных аналогов, отличающийся новым принципом трехосного сканирования, реализованным прецизионной системой управления;
- наземные комплексы планирования и управления космической системой, на которых отработаны новые технологии системного планирования и получения видеоинформации.
При создании КА «Аркон-1» в полной мере использованы собственные программно-методические разработки НПО им. С.А.Лавочкина в части планирования наблюдений, подготовки рабочей программы КА, оценки сквозных характеристик оптико-электронного тракта и применения системы парирования микровозмущений, позволяющие минимизировать смазы на получаемом изображении и получать высококачественные снимки.
Отработав установленный Заказчиком гарантийный год, КА «Аркон-1»уверенно продолжал свою вахту на заданной орбите в качестве недремлющего ока, все телеметрические параметры находились в норме.
Но поздней ночью 10 августа 2003 г. над западным полушарием Земли «Аркон-1» был вынужден прервать свою рабочую программу. Вывод компетентной комиссии однозначен: быстрая разгерметизация, причем, по оценке специалистов, пробоина с пулевое отверстие.
Кто постарался - метеорит, космический мусор или что-то еще? Ответа нет до сих пор.
В ходе разработки КА «Аркон-1» в НПО им.
С.А.Лавочкина и на предприятиях кооперации создан научно-технический задел и накоплен богатый опыт, необходимый для продолжения работ в направлении развития и совершенствования космических систем дистанционного зондирования, который должен быть востребован в интересах задач, которые ставит Государственный заказчик.
331


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ РАДИОЛОКАЦИОННОГО НАБЛЮДЕНИЯ «АРКОН-2»
Проект «Аркон-2» является логическим продолжением работ НПО им. САЛавочкина по созданию космических комплексов для глобального оперативного радиолокационного наблюдения поверхности Земли с целью получения информации в интересах различных потребителей, начатых еще в 1983 г. с выходом постановления правительства, определившего задачи основных исполнителей. При разработке этого КА использовался положительный опыт радиолокационного картирования поверхности планеты Венера с межпланетных станций «Венера-15», «Венера-16».
Проблемы распада Советского Союза и прекращение финансирования практически остановили ОКР и не позволили завершить разработку и создание в середине 1990-х объединенной космической системы оптикоэлектронного и радиолокационного наблюдения, потребность в которой в настоящее время еще более возросла.
Не теряя надежды, с учетом последних достижений научно-технического прогресса в радиоэлектронике и космическом приборостроении НПО им. САЛавочкина с участием предприятий кооперации в 2000 г. защитило эскизный проект по перспективному космическому комплексу «Аркон-2».
Проектом предусматривалось создание КА с уникальным трехдиапазонным радиолокатором с синтезированием апертуры, предназначенным для высокоинформативной съемки объектов с высоким и средним
разрешением в интересах широкого круга потребителей (Роскосмос, Минобороны, МПР, Роскартография, МЧС, МВД, Росгидромет, Морфлот, другие государственные и коммерческие организации).
Выбранные диапазоны КА «Аркон-2» позволяют решать многоплановые задачи:
- в сантиметровом Х-диапазоне (длина волны 3 см): получать высокодетальные радиолокационные изображения с разрешением, аналогичным по качеству оптико-электронным системам;
- в дециметровом L-диапазоне (длина волны 23 см): вести наблюдение сквозь листву деревьев и др.;
- в P-диапазоне (длина волны - 70 см): впервые в космической практике обеспечить зондирование под слоем сухой почвы.
Комплексная обработка полученной радиолокационной информации в различных частотных и поляриметрических каналах обеспечит новые информативные качества и значительно повысит эффективность дешифрирования и анализ полученных изображений. Это, в свою очередь, расширит перечень задач и применяемость космического комплекса.
КА должен был обеспечить детальную съемку районов от 30х30 до 70х70 км с разрешением 3-5 м и маршрутную съемку объектов протяженностью 1000— 4000 км.
В целях повышения оперативности обработки больших потоков информации, сокращения объемов данных, передаваемых на малогабаритные мобильные комплексы, были предусмотрены перспективные технологии синтеза изображений.
Особенностями проекта «Аркон-2» являлись:
- повышенный срок активного существования КА (до 10 лет);
- применение крупногабаритной развертываемой антенны (АФАР) с двухкоординатным электронным сканированием луча для обеспечения высокой оперативности и многорежимности съемки при широкой полосе обзора;
- реализация режимов интер- ферометрической и стереоскопической съемки для трехмерного картографирования и выявления изменений на местности за определенный период.
Космический комплекс «Аркон-2» также мог бы использоваться в интересах социально-экономического развития России. К сожалению, реализация проекта «Аркон-2» не состоялась.
332


Глава 6
'Ь.'Н.АндрееЯ, ЯМ.Калгсшиса£, AM.3omoS, 'В.А.Шшценка, МЖ.Крутаё
АО «ЦНИРТИ им. академика АЛБерга»
СОЗДАНИЕ И РАЗВИТИЕ СИСТЕМ КОСМИЧЕСКОГО РАДИОЭЛЕКТРОННОГО НАБЛЮДЕНИЯ
Полученные результаты запуска первого искусственного спутника Земли легли в основу обсуждений учеными и ведущими специалистами АО «ЦНИРТИ им. академика АЛБерга» (ранее НИИ 108) о возможности ведения радиотехнического наблюдения из космического пространства.
П.С.Плешаков (в то время начальник сектора, с 1958 г. -директор института, позднее - министр радиопромышленности СССР) и такие инженеры высокой квалификации, как М.Х.Заславский, А.Г.Рапопорт, Л.Ю.Блюмберг,
А.В.Загорянский, Л.М.Табачников, ЕЕ.Фридберг, первыми оценили перспективы создания космических средств радиоэлектронного наблюдения. Большая заслуга в постановке и организации работ по созданию средств космического радиоэлектронного наблюдения принадлежит П.С.Плешакову, который смог убедить руководителей различных министерств и ведомств в перспективе создания и применения космических средств РЭН.
АО «ЦНИРТИ им. академика АЛБерга» к настоящему времени создано пять поколений космических средств и систем радиоэлектронного наблюдения.
КРЭН является средством легального получения недоступной информации о деятельности и ресурсах иных государств, а также об источниках радиоизлучений, независимо от их местонахождения на территории Земли, всепогодно и круглосуточно, включая акватории морей и океанов, не нарушая при этом суверенитет государств. Международным правом признается суверенитет государств только на атмосферное пространство над их территорией на расстоянии 100 км от поверхности Земли, т.е. до условной границы между атмосферой и космическим пространством.
И если работы по созданию средств космического радиоэлектронного наблюдения в АО «ЦНИРТИ им. академика АЛБерга» начались в 1959 году, то работы по космической тематике - значительно раньше, в 1953 г.
В 1950-е гг. в Советском Союзе интенсивно проводились работы по созданию ракетной техники для обеспечения вывода на орбиту искусственных спутников Земли, что привело, прежде всего, к необходимости создания радиотехнических комплексов радиоуправления полетом ракет-носителей на этапе выведения полезной нагрузки в космическое пространство.
П.СЛлешаков
В 1953 г. АО «ЦНИРТИ им. академика АЛБерга» было предложено провести НИР «Галактика» по изысканию возможностей создания наземного пеленга- ционного устройства для определения точных угловых координат космического аппарата, находящегося в полете. Одной из важнейших задач являлась проблема создания антенны, в основу которой был положен ранее использовавшийся метод сканирования пространства в заданном секторе углов. Данная задача была успешно решена. Кроме того, была разработана приемная аппаратура и необходимые СВЧ-устройства. Для расшифровки излучаемого космическим аппаратом кодированного СВЧ-сигнала был разработан дешифратор сигнала. Измеренные координаты космического аппарата предполагалось передавать по каналам связи в Центр для обработки на специальных электронных вычислительных устройствах. НИР была успешно завершена и принята заказчиком в конце 1955 г.
В продолжение НИР «Галактика» по предварительной договоренности между академиком А.И.Бергом и Главным конструктором С.П.Королевым в 1956 г. в институте была открыта ОКР «Днестр» по разработке аппаратуры радиоэлектронной поддержки средств выведения космических аппаратов на орбиту.
В процессе выполнения ОКР «Днестр» необходимо было разработать: пеленгатор, работающий в режиме автоматического слежения; устройства, обеспечивающие передачу команд на борт ракеты и отслеживания динамики ее полета; аппаратуру по определению угла визирования стартующей ракеты и ряд других оригинальных устройств, ранее не создававшихся в институте.
На проектирование, изготовление, настройку, отработку в условиях полигона комплекса приемно-передающий аппаратуры (в составе которой было около 50 блоков) для проведения траекторных измерений и передачи команд управления на борт баллистической ракеты Р-7, разработанной под руководством
С.П.Королева, устанавливался срок всего полтора года.
Учитывая сжатые сроки проведения ОКР «Днестр», руководством института были предприняты серьезные
333


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
меры по усилению кадрами высококвалифицированных специалистов как лаборатории № 13, так и подраз- делений-соисполнителей.
Главным конструктором ОКР был назначен начальник лаборатории № 13 Г.Я.Гуськов. Под руководством заместителей главного конструктора Ю.М.Круглова и О.С.Индисова были развернуты работы по разработке, изготовлению и настройке узлов, блоков и СВЧ-устройств аппаратуры, созданию антенны нового типа, выпуску конструкторской документации.
В1957 г. институтом на полигон был поставлен первый рабочий комплект аппаратуры и начаты работы по оборудованию экспериментальной базы для отработки аппаратуры и устройства связи с системой управления. Для статической юстировки антенн на полигоне была построена башня высотой 80 м с маяком-передатчиком. Для динамической юстировки использовался аэростат с передатчиком, поднимаемый на высоту 1000 м.
Пуско-наладочные работы приемо-передающей аппаратуры на полигоне (космодроме) Байконур проводились в тяжелых условиях климата казахстанской степи, при отсутствии нормальных бытовых условий и питания. Температура летом запросто переваливала за сорок градусов жары, а зимой опускалась до -40° С. Полигонные испытания позволили определить состав и оптимальную расстановку средств управления.
Работы на полигоне проводилась при тесном взаимодействии с НИИ-885 (РНИИ КП).
В марте 1957 г. на полигоне Байконур, строительство которого началось в июне 1955 г., был завершен монтаж оборудования стартового комплекса. В строительстве полигона участвовало около 10000 человек, а работы велись в чрезвычайно высоком темпе.
Пуски ракет Р-715 мая, 9 июня и 12 июля 1957 г. по разным причинам прошли неудачно. 21 августа 1957 г., после устранения причин неудачных пусков, состоялся первый успешный пуск ракеты Р-7, а 4 октября 1957 г. с помощью разработанного комплекса аппаратуры был запущен первый искусственный спутник Земли.
Первые пуски ракет подтвердили высокие тактикотехнические характеристики разработанного комплекса, что позволило уверенно выдавать команды в систему управления ракетой.
В1958 г. на опытном производстве института были изготовлены еще два комплекта аппаратуры, разработанной в ОКР «Днестр», и направлены на полигон. Аппаратура, разработанная в АО «ЦНИРТИ им. академика А.И.Берга», стала составной частью системы управления и в течение последующих 10 лет обеспечивала выведение на орбиту космических аппаратов с космонавтами на борту.
По мере освоения космического пространства значительно вырос и объем работ в области радиотелеметрии и радиоуправления, для выполнения которых был
привлечен целый ряд специализированных НИИ и КБ. Работы по данному направлению космической тематики в АО «ЦНИРТИ им. академика А.И.Берга» больше не проводились.
Запуск первого искусственного спутника Земли был настоящим триумфом, который привел США в уныние, т. к. им стало ясно, что Советский Союз не только обогнал их в освоении космического пространства, но и имеет межконтинентальную баллистическую ракету Р7, которая может достичь территории США.
Спутник ПС-1, несмотря на свою «простоту», позволил подтвердить расчеты и технические решения, реализованные на первом аппарате, провести частичные ионосферные исследования распространения радиосигналов, определить плотность верхних слоев атмосферы и как она влияет на полет аппарата, исследовать условия работы бортовой аппаратуры.
Привлекала реальная возможность получения информации о технических характеристиках и местонахождении всех излучающих средств на земной (водной) поверхности. Одновременно возникали и такие вопросы, как возможность работы бортовой аппаратуры в условиях космического пространства (влияние космических излучений, тепловые факторы); особенности распространения радиоволн в различных диапазонах; отсутствие способов передачи, приема и обработки информации и т. д.
Создание космических средств и систем радиотехнического наблюдения началось в АО «ЦНИРТИ им. академика А.И.Берга» в 1959 г. и продолжается по настоящее время.
Историю создания и развития космических средств и систем радиотехнического наблюдения, создаваемых АО «ЦНИРТИ им. академика А.И.Берга», можно условно разбить на 5 основных этапов, а с технической точки зрения - на 5 поколений, которые включают в себя последовательное создание:
- бортовой специальной аппаратуры радиотехнического наблюдения для КА «Зенит-2»;
- космической системы обзорного радиотехнического наблюдения «Целина-О»;
- КС детального радиотехнического наблюдения «Целина-Д»;
- КС обзорного и детального радиотехнического наблюдения «Целина-2»;
- КС радиоэлектронного наблюдения «Лиана» для обеспечения информацией различных потребителей.
Особенностью создания космической системы «Лиана» является то, что она вобрала в себя решение и тех задач, которые решались в космических системах «Це- лина-2» и морского космического радиотехнического наблюдения.
334


Глава 6
КА «ЗЕНИТ-2»
КА «Зенит-2» стал первым спутником комплексного наблюдения, включающим в себя оптическое и радиотехническое наблюдение.
КА «Зенит-2» разрабатывался в ОКБ-1 (РКК «Энергия»), которым руководил С.П.Королев. Разработка бортовой специальной аппаратуры радиотехнического наблюдения была возложена на АО «ЦНИРТИ им. академика А.И.Берга».
В период с 1959 по 1961 г. была разработана первая аппаратура космического радиотехнического наблюдения «Куст-12», которая устанавливалась в качестве попутной нагрузки на КА фотонаблюдения «Зенит-2» и была предназначена для проверки возможности ведения радионаблюдения за работой мощных наземных РЛС.
Главным конструктором аппаратуры «Куст-12» был назначен А.В.Загорянский, заместителями главного конструктора - Е.Е.Фридберг, Л.М.Табачников. С ними активно работали П.С.Плешаков, В.М.Герасименко,
В.С.Янтиков, Ю.С.Герасимов, Л.И.Буняк, В.И.Карликов.
Первый экспериментальный запуск КА «Зенит-2» состоялся 26 апреля 1962 г. Запуск КА «Зенит-2» подтвердил возможность приема и анализа излучения сигналов наземными РЛС. Использование аппаратуры «Куст-12» показало, что сигналы наземных станций принимаются в космосе, при этом на прием и анализ сигналов практически не влияют ни ионосфера, ни грозовые разряды атмосферного происхождения.
На борту КА принятая информация записывалась на проволоку, капсула с которой в составе космического аппарата доставлялась на Землю и далее передавалась для дешифровки. Так как этот КА был аппаратом комплексного наблюдения, то для обеспечения режим-
Л
Космический аппарат «Зенит-2»
ных требований на нем была установлена система аварийного подрыва, которая определяла место посадки спускаемого аппарата - на своей территории или на чужой.
Для передачи телеметрической информации с КА «Зенит-2» использовалась бортовая аппаратура «Трал», разработанная АО «ОКБ МЭИ» под руководством академика А.Ф.Богомолова.
Результаты работы бортовой аппаратуры «К-12» показали эффективность и целесообразность создания средств ведения космического радиотехнического наблюдения.
Всего в рамках летных испытаний и штатной эксплуатации запуск КА «Зенит-2» проводился 81 раз, из которых 7 запусков закончились аварией PH на активном участке. Последний запуск состоялся 12 мая 1970 г.
КОСМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА «ЦЕЛИНА-О»
На основе опыта создания бортовой аппаратуры «Куст-12» в период с 1961 по 1966 г. была разработана первая система КРЭН.
На борту КА «ДСК-40» устанавливалась бортовая аппаратура радиотехнического наблюдения «Куст-40» и бортовая аппаратура передачи информации «Трал-К» (разработка АО «ОКБ МЭИ»), На наземном приемном комплексе принятую с КА информацию предполагалось обрабатывать на ЭВМ «Минск-16». Для обработки информации были разработаны соответствующие алгоритмы и программы.
Главным конструктором аппаратуры «Куст-40» был Л.Ю.Блюмберг, а основными участниками разработки - Я.Г.Певзнер, В.Н.Липатов, Ю.И.Молотов, З.Л.Копциовский, Ю.Н.Харитонов, С.П.Рычков,
Н.С.Ежов, А. Г. Коновалов, Л.М.Табачников.
Из-за двух неудачных шахтных запусков КА «ДСК-40», дальнейшие работы по данному изделию были прекращены, однако полученный опыт по созданию специальной аппаратуры был использован при создании системы «Целина-О».
В период с 1964 по 1970 г. была создана первая космическая система РЭН «Целина-О» (обзорная), которая состояла из двух функционально различных комплексов: специального, решающего целевые задачи приема, обработки и представления информации, и ракетно-космического, обеспечивающего запуск и управление полетом КА.
Головным по ракетному комплексу стало КБ «Южное» (генеральный конструктор - В.М.Ковтуненко),
335


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
Космический аппарат системы «Целина-О»
а головным по созданию системы и специального комплекса - АО «ЦНИРТИ им. академика А.И.Берга» (главный конструктор - М.Х.Заславский).
Главным конструктором комплекса обзорного радиотехнического наблюдения был назначен
С.Ф.Ракитин. В его создании принимали активное участие Я.Л.Певзнер, Ю.Н.Молотов, И.В.Николаев, Л.Н.Табачников, Ю.Н.Харитонов, Н.С.Ежов, Е.В.Ки- рюшин, З.Л.Копциовский, Л.С.Бененсон, Я.Н.Левин,
С.И.Орлов, Ю.А.Гаврилов, Е.Т.Гавриленко, Ю.Г.Ря- ховский.
Система «Целина-О» позволяла в обзорном режиме производить прием, анализ и определение типов сигналов в широком диапазоне частот. На борту КА была установлена аппаратура радионаблюдения К-41 (К-41М), которая, по отношению к ранее созданной аппаратуре К-12 и К-40, имела расширенный в 2 раза диапазон наблюдения и отличалась повышенной чувствительностью. Для обеспечения перекрытия диапазона частот в соотношении 36:1 было разработано приемное устройство с перестраивающимися в широком диапазоне частот гетеродинами. Для уменьшения массы и габаритов бортовой аппаратуры радионаблюдения были разработаны и использованы плоские модули.
Для передачи информации с КА «Целина-О» на наземные пункты приема и обработки информации использовалась бортовая аппаратура запоминания и передачи информации «Трал-ИК1», разработанная АО «ОКБ МЭИ» (директор - академик РАН
А.Ф.Богомолов).
Аппаратура радионаблюдения К-41 и аппаратура передачи информации «Трал-ИК1» устанавливались на КА, разработанные в КБ «Южное». КА имел вес 430 кг и выводился на круговую орбиту с высотой -530 км, с наклонением к плоскости экватора 74 ° и периодом обращения на орбите - 85 мин. Время активного существования - 6 месяцев.
Летные испытания комплекса «Целина-О» начались в январе 1968 г. и завершились в 1970 г. С 1971 по 1984 г. система «Целина-О» находилась на снабжении Министерства обороны. В ходе эксплуатации комплекса «Целина-О» бортовая аппаратура К-41 была модернизирована (К-41М), в результате чего был расширен частотный диапазон в 2 раза.
Всего за период с 30 октября 1967 г. по 31 марта 1982 г. с космодрома Плесецк на космическую орбиту было выведено 39 КА «Целина-О».
КОСМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА «ЦЕЛИНА-Д»
На третьем этапе создания космических средств радиоэлектронного наблюдения (с некоторым сдвигом по времени по отношению к созданию системы «Целина-О») в период с 1965 по 1974 г. проводились разработка и испытания системы «Целина-Д» (детальная).
Перед системой «Целина-Д» ставилась более сложная задача - проводить не только анализ принятых сигналов и определять географические координаты источников их излучения, но и оценку целевого применения как бортовой специальной аппаратуры радионаблюдения «Бриг», разработанной АО «ЦНИРТИ им. академика А.И.Берга», так и бортовой аппаратуры «Трал-ИК2», разработанной АО «ОКБ МЭИ» для передачи информации с КА на наземные пункты приема. Указанная аппаратура размещалась на КА «Целина-О».
КА разрабатывался в КБ «Южное», имел вес 1750 кг и выводился на круговую орбиту с высотой -600-700 км, наклонением к плоскости экватора 82 ° и периодом обращения на орбите -98 мин. Время активного существования КА - 6 месяцев.
Разработкой бортовой аппаратуры «Бриг» для комплекса «Целина-Д» руководил главный конструктор А.Г.Рапопорт. Под его руководством работали
А.В.Панфилов, Л.И.Зорин, А.А.Лебедь, В.С.Ионов, которые разработали моноимпульсный фазовый радио-
336


Глава 6
КОСМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА «ЦЕЛИНА-2»
Создание системы «Целина-2» явилось дальнейшим шагом в развитии космических систем РЭН. КС РЭН «Целина-2», созданная в период с 1976 по 1988 г., совмещала в себе не только функции обзорного и детального радионаблюдения, но и позволяла передавать данные с КА на наземные пункты приема и обработки информации как непосредственно, так и через КА-ретранслятор «Гейзер», что существенно повышало ее оперативные характеристики. Кроме того, в бортовой специальной аппаратуре «Корвет» был в 3 раза расширен диапазон наблюдения, повышена точность определения координат источников излучения и параметров принимаемых сигналов.
Для передачи информации с КА на наземные пункты приема и обработки использовалась бортовая аппаратура запоминания и передачи информации «Трал- ИКЗ», разработанная АО «ОКБ МЭИ».
Срок активного существования КА и его бортовой аппаратуры был увеличен до 1 года. Масса КА составляла 3200 кг, а масса бортового специального комплекса - 1120 кг. Полоса обзора при ведении детального наблюдения КА, имевшего орбиту высотой 870 км и наклонением 71 °, значительно увеличилась.
Космический аппарат системы «Целина-Д»
пеленгатор, позволявший с высокой точностью определять местонахождение источников радиоизлучения.
Для стабилизации положения КА на орбите в процессе его полета в состав его служебных систем дополнительно была введена гравитационная система стабилизации и астросистема индикации положения. Интегральная информация о пеленге источника излучения, положении КА на орбите и направлении его осей передавалась на наземный пункт, где с помощью программно-алгоритмического обеспечения производилось определение не только географических координат источников радиоизлучения, но и оценивалась работоспособность бортовой аппаратуры.
В работе по созданию бортовой аппаратуры принимали активное участие Г.И.Пивко, Г.И.Орлов, В.Г.Фёдоров,
А.М.Максимов, Е.Е.Фридберг, И.Ф.Иванов, ВАТоргованов, Л.И.Левковский, ПАМарков, Ю.Г.Ряховский.
Летные испытания комплекса «Целина-Д» начались в конце 1970 г., а в 1974 г. космическая система РЭН «Целина-Д» была принята в эксплуатацию, которая продолжалась до 1993 г.
Всего за период с 18 декабря 1970 г. по 25 декабря 1992 г. с космодрома Плесецк на космическую орбиту было выведено 70 КА системы «Целина-Д».
337


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
Главным конструктором комплекса «Целина-2» был назначен М.Х.Заславский, а главным конструктором бортовой аппаратуры - А.Г.Рапопорт. Основными создателями бортовой аппаратуры «Корвет» были Ю.Н.Харитонов, Л.И.Зорин, Е.С.Захаров, Л.И.Левковский, В.Г.Фёдоров, В.В.Кустов, П.А.Марков,
B.М.Сарычев, А.И.Доронин, В.С.Ионов, В.М.Зарицкий, Ю.Г.Ряховский.
Для вывода КА на орбиту в КБ «Южное» разрабатывалась PH среднего класса 11К77. В связи с задержкой создания PH 11К77 («Зенит-2») первые два запуска КА были осуществлены с помощью PH «Протон-К», а последующие - с помощью PH 11К77.
Летные испытания системы «Целина-2» начались 28 сентября 1984 г., а в 1988 г. система была принята в эксплуатацию. 29 июня 2007 г. был произведен последний, 17-й, запуск КА системы «Целина-2», который при гарантийном сроке активного существования 1 год проработал на орбите 8 лет - до мая 2015 г. Особенностью последнего КА явилось то, что в бортовой аппаратуре «Корвет» была установлена бортовая вычислительная машина с цифровой обработкой принятых сигналов.
Всего за период с 28 сентября 1984 г. по 29 июня 2007 г. с космодрома Байконур на космическую орбиту было выведено 17 КА системы «Целина-2», два из которых были выведены PH «Протон-К», а остальные PH «Зенит-2».
За большой личный вклад в создание космических средств и систем радионаблюдения «Куст-12 (40)», «Целина-О», «Целина-Д», «Целина-2», сотрудникам института Ю.Н.Мажорову, П.А.Маркову, Г.И.Пивко, П.С.Плешакову, А.Г.Рапопорту была присуждена Ленинская премия, а В.Н.Байков, Е.Т.Гавриленко,
A.В.Загорянский, М.Х.Заславский, П.С.Плешаков,
C.Ф.Ракитин, А.Г.Рапопорт, Л.М.Табачников,
B.Г.Федоров, Е.Е.Фридберг были удостоены Государственной премии. Большая группа разработчиков систем и их составных частей была награждена орденами и медалями.
НАЗЕМНЫЙ СПЕЦИАЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС «ЦЕЛИНА-Н»
По мере совершенствования бортовых средств космического радиоэлектронного наблюдения в состав бортовых специальных комплексов КА космических систем «Целина-О», «Целина-Д», «Целина-2» стала входить и бортовая аппаратура передачи информации, которая существенно повышала оперативность доставки информации потребителю. В отличие от КА «Зе¬
нит-2», информация от которого поступала потребителю после приземления КА в виде капсулы с записанной информацией на специальной проволоке, информация с КА систем «Целина-О», «Целина-Д», «Целина-2» передавалась на Землю по специально организованному радиоканалу.
При этом повышение чувствительности приемной бортовой аппаратуры и расширение диапазона частот наблюдения КА систем «Целина-О», «Целина-Д» и «Целина-2» приводили к существенному увеличению объема передаваемой информации и необходимости поэтапной модернизации как аппаратуры передачи, так и приема информации. На каждом этапе модернизации бортовой аппаратуры наблюдения, в каналах связи «КА - Земля» осуществлялось повышение скорости передачи информации, которая одновременно сопровождалась и помехозащитным кодированием.
На этапах создания и эксплуатации систем «Целина-О» и «Целина-Д» информация с КА передавалась на НИП-14, где она принималась приемной аппаратурой «Трал-К2» или «Трал-КЗ», соответственно, предварительно обрабатывалась на ЭВМ типа «Клен-1». Обработанная информация далее передавалась по наземным каналам связи в Центр для окончательной обработки на ЭВМ типа «Клен-2».
В системе «Целина-2» передача информации с КА 11Ф644 осуществлялась с помощью бортовой аппаратуры «Трал-ИКЗ», а прием на наземном пункте - аппаратурой «Трал-КЗ». Принципиальным отличием тракта передачи информации «КА - Земля» явилось то, что для приема информации с КА системы «Целина-2» начиная с 1974 г. был специально создан наземный специальный комплекс, в состав которого входили два пункта приема информации: объекты «Крона» и «Байкал», а также Центр обработки информации.
Объекты «Крона» и «Байкал», приняв информацию с космических аппаратов 11Ф644 системы «Целина-2», после ее предварительной обработки передавали полученные результаты по системе передачи данных с использованием аппаратуры «Резеда», разработанной ЦНИИС Министерства связи, в Центр обработки информации. В задачи Центра входила вторичная обработка принятой информации и передача результатов обработки потребителю, подготовка программ управления бортовыми специальными комплексами космических аппаратов и средствами НСК.
Наземные объекты были оборудованы вычислительной техникой серии ЕС ЭВМ. Было разработано общее и специальное программное обеспечение по обработке информации.
Главным конструктором НСК был назначен
В.Н.Байков, впоследствии - Э.Ф.Мешков, а заместителями главного конструктора - С.А.Казаков (по
338


Глава 6
общему программному обеспечению), А.И.Зотов (по средствам обработки и передачи информации),
В.М.Коршиков (по аппаратуре функционального контроля и документирования) и О.М.Дымов (по общим вопросам).
Коллектив по разработке специального программно-алгоритмического обеспечения возглавлял Л.И.Зайдман.
Активное участие в создании средств ИСК принимали А.В.Шапкин, В.М. Рогов, К.Г.Бабаджанян,
В.В.Прибрежецкий, В.И.Швецов, Г.И.Бобовников,
Б.И.Борисов, В.М.Сарычев и другие специалисты. Над созданием специального математического обеспечения активно работали Е.М.Сыроелов, В.Ф.Блохина,
З.И.Бобкова, Г.Н.Бобылева, Э.Д.Офицерова и другие специалисты.
Следует подчеркнуть, что созданный наземный специальный комплекс проработал в таком виде до 2003 г.
В 2003 г. наземный специальный комплекс претерпел модернизацию, которая заключалась в переходе от использования вычислительных машин серии ЕС ЭВМ к более производительным и менее габаритным персональным вычислительным машинам серии IBM PC, в связи с чем было полностью переработано общее и специальное программное обеспечение приема, обработки и представления информации.
Модернизированный наземный комплекс прошел государственные испытания в ноябре 2003 г. и совместным решением Генерального заказчика и АО «ЦНИРТИ им. академика А.И.Берга» от 15 декабря 2003 г. НСК системы «Целина-2» был принят в эксплуатацию.
ПОИСКОВЫЕ РАБОТЫ ПО ДАЛЬНЕЙШЕМУ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ СИСТЕМЫ КОСМИЧЕСКОГО РАДИОЭЛЕКТРОННОГО НАБЛЮДЕНИЯ
АО «ЦНИРТИ им. академика А.И.Берга» совместно с предприятиями кооперации проводил работы по исследованию путей создания перспективных средств и систем космического радиоэлектронного наблюдения, направленных на расширение диапазона частот наблюдения, повышение чувствительности бортовой приемной аппаратуры, точности определения географических координат, увеличение скорости передачи информации с космических аппаратов и расширение круга потребителей информации.
В соответствии с решениями Генерального заказчика от 27 августа 1981 г., согласно которому на смену системы «Целина-2» должна была прийти система «Целина-3», и от 25 марта 1983 г. было предусмотрено создание КА «Целина-P» для ведения радионаблюдения за узкополосными сигналами.
КА «Целина-P» был создан на базе КА «Целина-Д», на котором вместо приемной аппаратуры «Бриг» была установлена бортовая аппаратура приема радиосвязных сигналов, разработанная НИИ «Вектор» (генеральный директор - В.И.Щемель, впоследствии - В.И.Бочков). Главным конструктором разработки бортовой аппаратуры радионаблюдения был назначен В.И.Зубков.
В период с 1986 по 1993 г. было запущено четыре космических аппарата «Целина-P» под названиями «Космос» № 1805, 2058, 2151, 2242. Полученные результаты подтвердили возможность эф-
! фективного наблюдения из космоса за
I сигналами радиосвязи и позднее были I использованы при создании космической системы «Лиана».
С 1984 г. в соответствии с ТЗ, утвержденным Генеральным заказчиком в 1983 г., началась разработка технических предложений по созданию перспективной системы «Целина-3». По результатам рассмотрения инженерной записки в 1986 г. вышло новое ТТЗ, утвержденное Генеральным заказчиком, в котором предусматривалась разработка Дополнения к техническому проекту, в связи с необходимостью уточнения концептуальных подходов при создании перспективной космической системы и ее составных частей.
По результатам рассмотрения Дополнения к техническим предложениям на созда¬
Антенная система ТНА-57приемной аппаратуры «Трал»
339


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
ние системы «Целина-3» Генеральным заказчиком было разработано и утверждено ТТЗ на разработку эскизного проекта, который был выполнен в 1990 г. Важным требованием Генерального заказчика было создание космической системы радиоэлектронного наблюдения как за сухопутными территориями земного шара, так и за морскими (океанскими) акваториями в интересах различных потребителей. Возможность создания такой системы была показана в эскизном проекте и одобрена Генеральным заказчиком.
Однако в 1991 г. из-за распада СССР и принятия решения, запрещающего создание космических систем специального назначения с участием зарубежных компаний, работы по созданию системы «Целина-3» были прекращены.
В1993 г. было принято решение о начале разработки новой перспективной космической системы радиоэлектронного наблюдения «Лиана».
СИСТЕМА МОРСКОГО КОСМИЧЕСКОГО РАДИОЭЛЕКТРОННОГО НАБЛЮДЕНИЯ
23 июня 1960 г. вышло постановление правительства о разработке аванпроекта по созданию системы морского космического радиоэлектронного наблюдения. Головным разработчиком было определено ОКБ-52.
Аванпроект был выполнен в начале 1961 г.
В разработанных материалах были показаны основные научно-технические проблемы по созданию:
- ракетного комплекса для вывода на заданную орбиту КА;
- космического аппарата - носителя бортового специального комплекса наблюдения, бортовой системы управления, системы ориентации и стабилизации осей КА в орбитальной системе координат, двигательной установки многоразового включения для коррекции движения КА по орбите по командам наземного пункта управления и мощного источника электропитания для функционирования всех систем КА;
- БСК, обеспечивающих радиотехническое и радиолокационное наблюдение за надводными кораблями, определение их координат, формирование сообщений и передачу их на надводные корабли и подводные лодки;
- системы радиоуправления КА, обеспечивающей в процессе полета КА определение действующего и прогнозируемого положения КА, с выдачей соответствующих команд управления функционированием бортовых систем;
- наземных комплексов управления полетом КА, приемом и передачей с борта КА на наземные пункты информации, принятой в процессе радионаблюдения;
- корабельных комплексов беззапросного приема с КА информации радиоэлектронного наблюдения.
По результатам выполнения аванпроекта в марте 1961 г. вышло правительственное постановление об открытии ОКР по созданию системы МКРН. Были определены порядок и сроки создания системы, а также кооперация разработчиков составных частей системы. Головной организацией по созданию системы МКРН в целом и ракетно-космического комплекса было определено ОКБ-52, впоследствии переименованное в НПО машиностроения (генеральный конструктор -
В.Н.Челомей). Головной организацией по наземным и бортовым системам управления, а также по стыковке систем управления и наблюдения было определено КБ-1 (генеральный конструктор - А.А.Расплетин, главный конструктор - А.И.Савин).
Начиная с 1973 г. работы по системе МКРН проводились под руководством ЦНИИ «Комета», которое выделилось из КБ-1 и возглавлялось генеральным конструктором А.И.Савиным. Головным разработчиком по системе радионаблюдения был определен НИИ-648, который впоследствии был переименован в НИИ ТП (генеральный директор - А.С.Мнацаканян).
Разработка бортового радиолокатора была поручена НИИ-17 (ныне АО «Концерн «Вега»), а разработка бортовой аппаратуры радиотехнического наблюдения - на АО «ЦНИРТИ им. академика А.И.Берга» (директор - П.С.Плешаков, будущий министр радиопромышленности; главный конструктор - М.Х.Заславский).
В1961 г. в АО «ЦНИРТИ им. академика А.И.Берга» была начата разработка бортовой аппаратуры радиоэлектронного наблюдения «Кортик» для системы МКРН, которая должна была не только принимать и анализировать сигналы РЛС, но и определять пеленги источников этих сигналов. Главным конструктором комплекса был назначен М.Х.Заславский, а главным конструктором бортовой аппаратуры - А.Г.Рапопорт. Основными участниками разработки были Г.И.Пивко,
B.С.Ионов, А.А.Лебедь, Г.А.Васинькина, В.Л.Гречка, Е.Н.Петаллас.
Однако в 1967 г. в связи с началом разработки системы «Целина-О» и из-за перегрузки предприятия заказами работа по созданию бортовой аппаратуры «Кортик» была передана в филиал - Калужский научно-исследовательский радиотехнический институт (АО «КНИРТИ»). Главным конструктором был назначен
C.И. Бабурин, впоследствии - В.Л.Гречка.
В процессе разработки системы МКРН было создано два типа КА:
- активного КА с бортовой РЛС и атомной электростанцией (КА «УС-А»);
- пассивного КА радиотехнического наблюдения с солнечным источником тока (КА «УС-П»).
340


Глава 6
Эксплуатация системы МКРН с КА радиолокационного наблюдения «УС-А» началась с 1975 г., а с космическими аппаратами обоих типов («УС-А» и «УС-П») - с 1979 г.
За период совместных испытаний и эксплуатации системы МКРН было запущено 32 космических аппарата «УС-А», один из которых не был выведен на орбиту (25.04.1973), и 50 космических аппаратов «УС-П», один из которых не функционировал из-за неисправностей служебных систем (11.03.1982), а другой не был выведен на орбиту (23.12.1985).
Разработчики системы МКРН постоянно работали над повышением ресурса работы бортовых систем и аппаратуры КА, что позволило к середине 1980-х гг. существенно увеличить срок активного существования КА «УС-А» с 45 до 120-130 суток, а КА «УС-П» - с 90 до 600-700 суток.
Ракета-носитель «Циклон-2» обеспечила запуск всех КА «УС-А» и КА «УС-П» без замечаний.
Наибольшие сложности выявились при эксплуатации КА «УС-А» с ядерной энергетической установкой. Критическая ситуация сложилась с КА «УС-А» (КА «Космос-954», запущен 18 сентября 1978 г.). КА нормально функционировал 110 суток. Внезапно 6 января 1978 г. произошла разгерметизация приборного отсека и прекратилось управление космическим аппаратом, команды на увод отделяемой радиационно-опасной части КА (ЯЭУ) на высокую орбиту не проходили. Предполагаемой причиной разгерметизации приборного отсека могло явиться столкновение КА со сторонним объектом неизвестного происхождения.
За полетом неуправляемого КА было организовано постоянное наблюдение с целью прогнозирования времени и места его вхождения в плотные слои атмосферы. КА прекратил свое существование над северной частью Канады. Ликвидация последствий падения фрагментов КА была произведена специалистами Канады и США. Помощь СССР не была принята. Все затраты на эти работы были компенсированы нашей страной. Как выяснилось позже, упавшие на Землю фрагменты КА не представляли серьезной опасности.
По результатам запуска КА «УС-А» («Космос-954») были проведены доработки, направленные на обеспечение радиационной безопасности при эксплуатации КА «УС-А». Была разработана и включена в состав ЯЭУ вторая дублирующая система, обеспечивающая при снижении высоты КА до 100 км разрушение конструкции реактора и диспергирование радиоактивных материалов до мелких частиц, выпадение которых на поверхность Земли не представляет опасности для населения.
Эффективность выполненных доработок ЯЭУ была проверена при запусках КА «УС-А» («Космос-1402» и «Космос-1900»).
Следует отметить, что возможность вывода на орбиту КА с ядерными энергетическими установками допускается международным правом. Однако, в связи с международной реакцией на запуски КА с ядерными энергетическими установками, руководством СССР было принято решение о приостановлении эксплуатации КА «УС-А».
341


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
Созданная усилиями видных деятелей науки и техники СССР система МКРН, состоящая из сложнейших разнородных технических комплексов, объединенных устройствами сопряжения и единым алгоритмом функционирования, успешно решала задачи по наблюдению за надводной обстановкой на акватории Мирового океана.
КОСМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА РАДИОЭЛЕКТРОННОГО НАБЛЮДЕНИЯ «ЛИАНА»
Опыт, накопленный в процессе создания и эксплуатации космических средств и систем радионаблюдения «Куст-12 (40)», «Целина-О», «Целина-Д», «Целина-2»,
«Целина-P», а также системы МКРН «Легенда», позволил приступить в 1993 г. к созданию единой космической системы радиоэлектронного наблюдения 5-го поколения «Лиана».
Головная роль по разработке системы «Лиана» в целом, бортовых и наземных специальных комплексов системы Генеральным заказчиком была возложена на АО «ЦНИРТИ им. академика А.И.Берга», а создание космических комплексов - на АО «КБ «Арсенал» имени КА «Лотос» № 1
М.В.Фрунзе».
КА «Лотос» № 2 342


Глава 6
КА «Пион»
Многоцелевой характер решаемых системой задач и высокие требования потребителей к ТТХ системы предопределили функциональную сложность разрабатываемых средств и системы «Лиана» в целом. Для решения поставленных заказчиком задач должны быть созданы две подсистемы - «Лотос» и «Пион» - и, соответственно, два типа КА - «Лотос» и «Пион».
В процессе создания системы «Лиана» ее облик дважды претерпевал изменения:
- первый раз - в 1995 г., при переходе на использование ракеты-носителя типа «Союз» вместо ракеты- носителя «Зенит»;
- второй раз - в 2002 г., при переходе на использование в космических аппаратах унифицированной космической платформы «Кобальт - Ресурс-ДК», что в конечном итоге сдвинуло сроки создания системы «Лиана».
Вместе с тем переход на использование PH «Союз-2» и УКП «Кобальт - Ресурс-ДК» способствовали снижению массогабаритных характеристик как бортовой специальной аппаратуры, так и КА в целом, при одновременном сохранении всех основных тактико-технических характеристик, заданных в ТТЗ на создание системы «Лиана».
С начала эскизного проектирования массогабаритные характеристики бортовых специальных комплексов космических аппаратов «Лотос» и «Пион», а также КА в целом существенно изменились. При этом масса бортовых специальных комплексов КА «Лотос» и КА «Пион» уменьшилась в 2,5-2,8 раза, а масса КА «Лотос» и КА «Пион» - в 1,48-1,6 раза.
При адаптации космической платформы «Кобальт - Ресурс-ДК» под требования бортовых специальных комплексов КА «Лотос» и КА «Пион» пришлось внести некоторые изменения в базовую космическую платформу в части уменьшения мощности системы энергоснабжения за счет сокращения площади солнечных батарей, уменьшения количества аккумуляторов, а также в комплексную двигательную установку и т.д. Комплекс найденных технических решений позволил существенно снизить массу БКП.
Составные части космических комплексов «Лотос» и «Пион» были по-прежнему унифицированы между собой в части базовой космической платформы, средств выведения, транспортирования, обслуживания и наземного комплекса управления.
Степень использования конструкторско-технологического задела по КА «Лотос» № 1 на космических аппаратах «Лотос» № 2 и «Пион» № 1 с минимальными доработками составила около 70 %, а 75 % в материальной части, разработанной для КА «Лотос» № 2 вновь, используется в составе КА «Пион» № 1.
Одновременно принципиально по-новому были решены некоторые вопросы построения аппаратуры бортовых специальных комплексов КА «Лотос» и «Пион». Так, например, в бортовой специальной аппаратуре КА «Лотос» были впервые использованы цифровые методы приема и обработки сигналов. На современной элементной базе была создана помехозащищенная многоканальная радиолиния передачи и приема информации. При этом составные части космических и наземных специальных комплексов не претерпели каких-либо принципиальных изменений и по-прежнему оставались унифицированными.
Наземные специальные комплексы потребителей в основном оснащаются серийным оборудованием. Основное отличие состоит в комплектности поставляемого оборудования и соответствующего программного обеспечения, ввиду определенного различия решаемых задач.
В 2004 г. решением Генерального заказчика был определен порядок создания системы «Лиана». Первым необходимо было изготовить и запустить КА «Лотос» № 1, вторым - КА «Лотос» № 2 и третьим - КА «Пион» № 1. При этом КА «Лотос» № 1 запускается PH «Союз», а КА «Лотос» № 2 и КА «Пион» № 1 - PH «Союз-2» (этапа 16).
Следует подчеркнуть, что основное отличие КА «Лотос» № 2 от КА «Лотос» № 1 состояло в более широком диапазоне наблюдения, возможности приема узкополосных сигналов и увеличенном сроке активного существования.
Главным конструктором системы «Лиана» был назначен старейший сотрудник АО «ЦНИРТИ им. академика А.И.Берга» Александр Александрович Лебедь. А.А.Лебедь принимал участие в создании космических систем «Целина-О», «Целина-Д», занимался созданием авиационных средств наблюдения, среди которых особое место занимал разведывательно-ударный комплекс «Прорыв».
ААЛебедю были присущи такие черты, как широкий кругозор, аналитическое мышление, системный подход, внимательное отношение к подчиненным. Заместителями главного конструктора системы «Ли¬
343


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
ана» были назначены С.Ф.Ракитин, Ю.Н.Харитонов,
Э.Ф.Мешков, А.И.Зотов.
Впоследствии, в связи уходом из жизни А.А.Лебедя, занимавшего несколько должностей, главным конструктором системы «Лиана» был назначен М.М.Крутов, начальником центра по разработке космических и авиационных систем - В.А.Тищенко, а главным конструктором по космическим и авиационным системам - заместитель генерального директора АО «ЦНИРТИ им. академика А.И.Берга» Н.П.Колесников.
АО «ЦНИРТИ им. академика А.И.Берга» для КА «Лотос» создает бортовую специальную аппаратуру «Барс». БСА «Барс» представляет собой многодиапазонное су- пергетеродинное устройство, обеспечивающее прием сигналов от источников излучений, определение их местоположения, анализ параметров принятых сигналов, формирование соответствующих формуляров и передачу их в бортовую аппаратуру передачи информации. В БАПИ информация запоминается и по заложенной на борт КА программе передается потребителям.
Управление работой БСА «Барс» и БАПИ осуществляется бортовым комплексом управления КА по программе работы, закладываемой на борт КА через командно-измерительную систему, которая установлена на отдельных командно-измерительных комплексах, входящих в состав наземного автоматизированного комплекса управления. ОКИК расположены по всей территории России.
БСА «Барс», по сравнению с БСА КА предыдущих поколений, имеет повышенные технические характеристики, благодаря использованию современной элементной базы и новых методов обработки сигналов, при одновременном уменьшении массы и габаритов аппаратуры и снижения энергопотребления практически в 2 раза.
Антенная система приемного комплекса «Трапеция-КС» наземного пункта приема и обработки информации
От характеристик БСА «Барс» зависит объем, полнота и достоверность данных, получаемых в результате радионаблюдения.
Главным конструктором БСА «Барс» был назначен начальник отдела 32.1 Ю.Н.Харитонов, впоследствии М.М.Крутов и М.В.Фесенко. Существенного улучшения тактико-технических характеристик БСА «Барс» в значительной мере удалось добиться благодаря широкому применению методов цифровой обработки сигнальной информации, основанных на преобразовании принятых аналоговых сигналов в цифровую форму, с последующим решением задач обнаружения, пеленгаци- онного и параметрического анализа в цифровом виде.
Разработка приемо-усилительного комплекса велась несколькими отделами АО «ЦНИРТИ им. академика А.И.Берга» под общим руководством заместителя главного конструктора БСА Ю.А.Гаврилова. Коллективу удалось создать сверхширокополосную многоканальную приемную систему высокой чувствительности, работающую в условиях открытого космоса.
Антенно-фидерные устройства и коллиматорные устройства, используемые для настройки пеленгатора, разработал коллектив под руководством заместителя главного конструктора Е.К.Киреева при участии ЮАГаврилова, В.А.Шубина, А.М.Ермолаева, И.Н.Голубевой, Е.В.Фоминой, В.И.Кузнецова.
Разработку и изготовление СВЧ-микросхем для БСА «Барс» проводил коллектив, руководимый В.Ф.Гармашом, при участии АЯБобина и его сотрудников.
Разработку комплексных вопросов сопряжения и управления устройствами БСА и сопряжения с внешними устройствами КА осуществлял заместитель главного конструктора В.Н.Евреинов, чей вклад в разработку БСА «Барс» трудно переоценить.
Большую работу по комплексным испытаниям БСА «Барс» в АО «ЦНИРТИ им. академика
А.И.Берга» и на территории завода-изготовителя ОАО «М3 «Арсенал» проводили также М.М.Крутов, Л.В.Зоз, С.Б.Крылов, М.А.Бысько, А.С.Кузьминых,
Средства обработки и представления информации наземного пункта приема и обработки информации
344


Глава 6
A.В.Фесенко, Ю.А.Гаврилов, В.Н.Евреинов, С.М.Савченко, В.И.Воробьев и другие специалисты высокой квалификации.
Разработка и испытания БСА «Барс» проводилась под контролем ОТК и личным контролем заместителя начальника ОТК Е.Г.Зиминой при участии ДТ.Проскурякова и О.О.Чуркина.
НСК подсистемы «Лотос», несмотря на общую внешнюю схожесть, существенно отличается от НСК системы «Целина-2».
В качестве вычислительных средств широко используются современные вычислительные ПЭВМ и сервера, средства отображения информации, новые операционные системы. Вычислительные системы имеют защиту от несанкционированного доступа. Главные конструктора создания НСК-Э.Ф.Мешков, В.М.Рогов.
Наибольший вклад в создание НСК подсистемы «Лотос» внес коллектив высококвалифицированных специалистов отдела 32.32: К.Г.Бабаджанян, А.В.Шапкин,
B.А.Шлепаков, Б.Б.Николенко, С.В.Терентьев, Ф.А.Лю- бушкин, Т.М.Корнеева, А.Г.Горохова и др.
Особое место в создании НСК занимает специальный программно-алгоритмический комплекс, главным конструктором которого является Е.М.Сыроелов. СПАК обеспечивает решение следующих основных задач:
- планирование и управление работой специального комплекса подсистемы «Лотос»;
- обработку, интерпретацию и анализ поступающей информации;
- представление результатов наблюдения, в т. ч. с использованием ГИС-технологий;
- автоматизированный контроль состояния и оценка работоспособности компонентов подсистемы и качества поступающей информации;
- выявление и учет индивидуальных характеристик измерителей БСА «Барс» (юстировка);
- математическое резервирование компонентов подсистемы при сбоях и отказах или снижении качества их работы.
При разработке СПАК в рамках подсистемы «Лотос» в полной мере были учтены все разработки, полученные при создании специальных программно-алгоритмических комплексов систем «Целина-Д» и «Целина-2», и тот богатый опыт, который был получен при их эксплуатации. Кроме того, были разработаны и новые комплексы программ в соответствии с требованиями ТТЗ на создание системы «Лиана».
При разработке и отработке СПАК НСК наиболее активное участие принимали следующие специалисты: Е.М.Сыроелов, Я.В.Кунашко, В.Ф.Блохина, П.Б.Попов, З.И.Бобкова, В.Н.Иванилов, В.А.Вое- водин, Т.М.Кольцова, Т.Е.Замарина, А.И.Шаров,
О.В.Будков и др.
КА «Лион» №1
Основными отличиями КА «Пион» от КА «Лотос» являются:
- различное целевое назначение КА при определенном технологическом сходстве решаемых задач;
- более низкая высота орбиты полета КА;
- несколько иные диапазоны наблюдения;
- возможность одновременного ведения «пассивного» радионаблюдения за широко- и узкополосными типами сигналов;
- возможность ведения наблюдения за источниками излучений в режиме разделения времени по каналам «пассивного» и радиолокационного наблюдения.
При этом:
- АО «НИИ «Вектор» создает бортовую аппаратуру приема, обработки и управления (главный конструктор БСА- Л.ЕЛаврентович) и отвечает за весь БСК в целом (главный конструктор - В.В.Юферев);
- АО «Концерн «Вега» создает бортовой радиолокатор с синтезированной апертурой (главный конструктор - В.Э.Турук, впоследствии - А.В.Енютин);
- АО «ОКБ МЭИ» создает самораскрывающийся рефлектор для антенны РСА (главный конструктор -
В.А.Пантелеев) и, кроме того, поставляет для КА «Пион» бортовую аппаратуру передачи информации (главные конструктора-А.В.Чекин, В.В.Грязнов, С.Н.Карахтанов, Д.Д.Чивилев).
КА «Пион», позволяющий вести наблюдение по «пассивным» каналам в сочетании с радиолокационным наблюдением, не имеет аналогов в мире.
Запуски КА «Лотос» и КА «Пион»
Запуски КА «Лотос» и КА «Пион» с помощью PH «Союз-2» осуществляются с космодрома «Плесецк».
Для обеспечения запуска космических аппаратов системы «Лиана» на космодром Плесецк в разное время выезжали Б.СЛобанов, Ю.С.Бондарев, Г.И.Андреев,
Н.П.Сизяков, ААЛебедь, М.М.Крутов, А.И.Зотов, М.В.Фе- сенко, Б.В.Хлопов, ДГ.Проскуряков и другие специалисты.
КА «Лотос»
КА «Лотос» № 1 («Космос-2455») был запущен с помощью ракеты-носителя «Союз» 20 ноября 2009 г., прошел летно-конструкторские испытания и отработал на орбите 5 лет и 2 месяца при гарантийном сроке активного существования 3 года. Имевшие место недоработки были учтены при создании КА «Лотос» № 2.
КА «Лотос» № 2 («Космос-2502») был запущен на орбиту 25 декабря 2014 г., успешно прошел летные испытания в полном объеме. Однако, как показало время, возникла необходимость дополнительного повышения надежности отдельных устройств бортовой аппаратуры КА «Лотос» № 3.
345


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
*^А
. * **А *
тт
Запуск космических аппаратов
Запуск первого серийного КА «Лотос» № 3 («Космос-2524») 2 декабря 2017 г. подтвердил эффективность проведенных доработок бортовой служебной и специальной аппаратуры, а также коррекцию программного обеспечения БСА «Барс», что существенно повысило точность определения географических координат и технические характеристики принимаемых сигналов радионаблюдения. На 1 марта 2022 г. запущено 5 КА типа «Лотос».
В настоящее время ведется серийное изготовление КА «Лотос» для штатной эксплуатации.
КА «Пион»
КА «Пион» № 1 («Космос 2550») был запущен на орбиту 25 июня 2021 г. и в настоящее время проходит испытания.
В настоящее время АО «ЦНИРТИ им. академика
А.И.Берга» совместно с предприятиями кооперации проводит поисковые работы по созданию нового, шестого, поколения космических средств радиоэлектронного наблюдения.
346


Глава 6
ЮЖ.Семенс&, 'B.il.UcwcmaeS’ Е.А.Сокаиаё, 'B.A.Couoisci, A.’E.'EoSjc, А.М.Камшиш, Е. Ф.3смаса£
ПАО «РКК «Энергия»
КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ «ЯМАЛ-100» И «ЯМАЛ-200»1
СПУТНИКИ СВЯЗИ «ЯМАЛ-100»
В 1993-1995 гг. Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С.П.Королева активно боролась за то, чтобы ей было возвращено переданное в 1960-е гг. в НПО «Прикладная механика» направление работ, связанное с созданием спутников связи: именно в эти годы спутниковые системы связи заявили о себе как о наиболее выгодном виде космического бизнеса. Специалисты РКК «Энергия», используя многолетний опыт проектирования и изготовления сложнейшей космической техники, разработали несколько проектов спутников связи. При этом учитывался опыт мировой практики, выработавшей общепризнанную концепцию создания коммерческих спут-
Спутник связи «Ямал-100»
ников. В основу разработки был положен принцип базовой конструкции (платформы) и набора модулей полезной нагрузки, позволяющий быстро и недорого дорабатывать спутник в соответствии с требованиями Заказчика. Правильность такого подхода доказывал опыт фирмы Hughes, создающей самые конкурентоспособные в последнем десятилетии XX в. спутники серий HS-376 и HS-601.
В1996 г. был проведен полный цикл автономных испытаний систем и агрегатов, комплексные статические, электрические и динамические испытания, изготавливались два штатных спутника. Были приобретены ракета- носитель «Протон», разгонный блок и головной обтекатель. В течение 1997 г. планировалось закончить сборку спутников, а в конце 1997-го - начале 1998 г. осуществить их запуск. Открытое акционерное общество «Газком» заказчик первых спутников «Ямал-100» - завершало международную координацию орбитальных позиций для этих спутников (75 ° в.д. и 19,5 °з.д.). В качестве основы полезных нагрузок спутников были взяты комплектующие известной американской фирмы Space Systems/Loral.
Спутники «Ямал-100» создавались с целью обеспечения спутниковой технологической связью и телевидением комплекса РАО «Газпром», предоставления свободного спутникового ресурса системы «Ямал» для удовлетворения государственных нужд и требований потенциальных заказчиков. Система создавалась по двум направлениям.
1. Развертывание сети станций спутниковой связи «Ямал». К началу 1996 г. для обеспечения технологических нужд РАО «Газпром» было введено в эксплуатацию свыше 40 наземных станций спутниковой связи, которые временно обслуживались спутниками «Горизонт» Минсвязи РФ.
2. Разработка и изготовление спутников связи нового поколения «Ямал» («Ямал-100»). После запуска этих спутников всю сеть спутниковой связи РАО «Газпром» предполагалось перевести на работу с ними, что позволило бы значительно увеличить пропускную способность сети и развить ее на базе более простых и дешевых малых наземных станций.
ОАО «Газком» и РКК «Энергия» разрабатывали систему «Ямал» в кооперации с несколькими десятками российских предприятий космической промышленности и оборонного комплекса, на которых работали свыше 15000 квалифицированных инженеров, рабочих и техников.
Характеристики спутников «Ямал-100» оптимальны для решения задач технологической связи РАО «Газпром» и задач ведомственных и корпоративных сетей спутниковой связи:
1 Полный текст статьи см. в книге «История развития автоматических космических аппаратов» / Сер. «Развитие отечественной ракетно-космической науки и техники». Т. 3. - М.: Столичная Энциклопедия, 20^5. - Стр. 577-590.
347


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
- организации телефонной и факсимильной связи с удаленными районами, на месторождениях, при строительстве газопроводов, а также для расширения емкости и резервирования действующих наземных линий связи;
- создания спутниковой системы передачи данных, объединяющей локальные вычислительные сети дочерних предприятий и других объектов РАО «Газпром» в рамках отраслевой интегрированной информационно- управляющей системы РАО «Газпром»;
- создания технического комплекса спутниковой системы распространения и трансляции телевидения.
В середине 1996 г. полным ходом разрабатывалось новое поворотное устройство солнечных батарей, головной разработчик - Научно-исследовательский институт командных приборов (г. Санкт-Петербург, В.П.Арефьев). Аналогичная задача по созданию ФЭП с улучшенными характеристиками была поставлена и перед российскими предприятиями: ОАО «Сатурн» (А.Н.Скурский), ГНПП «Квант» (В.П.Надоров), НИИ «Пульсар» (ЮЯДокучаев). В случае представления российскими фирмами ФЭП, характеристики которых не уступали бы зарубежным, предпочтение планировалось отдать отечественным.
В 1996 г. принято окончательное решение о размещении ЦУП и ЗС СКУ на территории РКК «Энергия». В связи с этим была разработана схема информационных связей НКУ и перераспределены работы: НКУ в целом, ЦУП и руководство полетом находились под ответственностью Корпорации, а ЗС СКУ и ССПД - ОАО «Газком». В РКК «Энергия» созданы стенды отработки математического обеспечения управления полетом и математического обеспечения наземного контроля и управления ретранслятором.
В 1998 г. Корпорация совместно с ОАО «Газком» практически завершила создание наземного комплекса управления, включающего в себя ЦУП, земную станцию служебного канала управления, систему связи и передачи данных, фазовый пеленгатор «Ритм». Качественное и своевременное завершение работ по наземной экспериментальной отработке комплекса КА-НКУ находилось под особым контролем оперативно-технического руководства, организованного приказом от 2 ноября 1998 г.
В январе 1999 г. была создана Межведомственная комиссия по проведению летных испытаний космического комплекса «Ямал-100», а в феврале состоялось ее первое заседание. К этому времени практически закончилась экспериментальная отработка конструкции космического аппарата «Ямал-100», его систем, приборов и агрегатов. Штатные аппараты прошли не только основной традиционный цикл электрических испытаний, но и ряд новых видов испытаний. В сентябре 1998 г. такие испытания прошел КА-1, а в январе 1999 г. - КА-2. Впервые в истории РКК «Энергия»
штатные космические аппараты проходили акустические испытания в реверберационной камере РК-130 для выявления скрытых производственных дефектов. Испытания прошли успешно.
6 сентября на площадке 254 прибывший на космодром председатель Государственной комиссии Ю.Н.Коптев предварительно заслушал доклады о ходе подготовки к запуску комплекса «Протон» - «Ямал». Затем на площадке 92 состоялось заседание Государственной комиссии, на котором было принято решение о запуске космических аппаратов «Ямал-100». Запуск был осуществлен 6 сентября 1999 г. в 19 ч 36 мин по московскому времени.
Старт и полет PH «Протон» проходили без замечаний, процесс выведения и работа первой, второй и третьей ступеней PH прошли штатно. Средства выведения доставили аппараты на расчетную околостационарную орбиту с параметрами: наклонение - 0 °, географическая долгота точки выведения - 90 ° в.д., период обращения - 86500 с, эксцентриситет - 0,01.
Через 90 с после отделения, согласно программе бортовых цифровых вычислительных систем КА-1 и КА-2, должны были включиться передатчики и усилители мощности первых комплектов бортовой аппаратуры служебного канала управления для передачи телеметрической информации с КА на земную станцию СКУ и далее в ЦУП. Сигнал (несущая частота и телеметрическая информация) с КА-2 был принят средствами связи земной станции СКУ в расчетное время. Момент появления несущей частоты от КА-2, начало сеанса связи и анализ телеметрических сообщений (текущих и запомненных) подтвердили нормальную работу циклограмм этого космического аппарата. Сигнал с КА-1 в расчетное время не был зафиксирован средствами земной станции СКУ. Связь с ним установить не удалось.
Приказом президента Корпорации от 11 сентября 1999 г. была образована комиссия (председатель - Ю.П.Семенов, заместители - Н.И.Зеленщиков,
В.П.Легостаев, Н.Н.Севастьянов) для определения причин случившегося и мер, призванных исключить подобное в будущем.
В целях подготовки предложений по восстановлению работоспособности КА-1 и способам их реализации приказом генерального конструктора от 23 сентября 1999 г. была создана рабочая комиссия, которая разработала программу восстановления работоспособности КА-1. В соответствии с этой программой с 5 по 12 ноября 1999 г. ЦУП попытался воздействовать на КА-1, однако солнечные батареи на аппарате не были раскрыты, и КА-1 не изменил собственной угловой скорости вращения.
Для исключения возникновения и парирования подобных ситуаций комиссия предложила повысить надежность последующих КА. К сожалению, несмотря на все усилия, работоспособность КА-1 восстановить не
348


Глава 6
удалось, и 22 ноября спутник вышел за пределы зоны видимости антенн земной станции СКУ.
Работа аварийной комиссии шла параллельно с подготовкой к сдаче в штатную эксплуатацию КА-2. Потеря КА-1 заставила с особой тщательностью готовить этот аппарат. К всеобщему удовлетворению, полет КА-2 протекал без серьезных отказов, в целом - в соответствии с программой.
28 октября КА-2 занял намеченную орбитальную позицию на геостационарной орбите. 30 октября была проведена первая коррекция поддержания рабочей орбиты. Последующие коррекции для удержания КА-2 в рабочей точке проводились каждые 2,5 сут. Начиная с 29 октября в течение нескольких недель тестировался бортовой ретрансляционный комплекс, при этом была задействована наземная испытательная станция, расположенная на территории РКК «Энергия». В начале декабря 1999 г. КА-2 был переведен в орбитальную позицию 89,8 ± 0,1 ° в.д., и в течение месяца был осуществлен перевод наземных сетей спутниковой связи ряда российских операторов (в т.ч. ПАО «Газпром», ОАО «Ростелеком», ЗАО «Востокгелеком») с космических аппаратов «Горизонт», стоящих в точках 40 и 90 ° в.д., на КА-2. К 2001 г. на спутнике были включены и полностью загружены все 10 стволов полезной нагрузки.
6 сентября 2009 г. был достигнут проектный десятилетний срок активного существования спутника. В ходе создания и эксплуатации КА «Ямал-100» удалось решить ряд сложнейших научно-технических, организационных, финансовых и экономических задач, выполнить значительный объем наукоемких экспериментальных работ. Участники работ проявили высокий профессионализм и ответственность, что позволило в дальнейшем создать спутники «Ямал-200», «БелКА», получить заказы на перспективные проекты. В создании КА «Ямал-100» участвовало более 20 российских и зарубежных предприятий и компаний.
В августе 2011 г. КА «Ямал-100» был выведен из эксплуатации. Проектный срок активного существования он превысил почти на 2 года.
СПУТНИКИ СВЯЗИ «ЯМАЛ-200»
Контракт на создание двух спутников «Ямал-200» (более мощной версии спутников «Ямал-100») был подписан 24 июля 2000 г. В соответствии с контрактом, РКК «Энергия» была ответственной за создание КА.
Аппараты «Ямал-200» предназначались для передачи больших объемов данных между регионами РФ и ближнего зарубежья в интересах ОАО «Газпром» и других потребителей, включая телерадиокомпании. Четверть всей мощности спутников предназначалась для газовой отрасли, а три четверти - для коммерческих и государственных структур. В зону обслуживания КА-1 входят Европа, Ближний Восток, Индия, Южная Азия, европейская часть РФ, а также Западная Сибирь, в зону действия КА-2 - РФ и страны СНГ.
Разработка эскизного проекта космического комплекса «Ямал-200» была завершена в начале 2001 г., в марте состоялась его защита, по результатам которой был составлен и реализован «План мероприятий» с целью устранения замечаний Заказчика, откорректированы контрактные документы по уточнению технических заданий, сроков и содержания работ. В 2001 - начале 2002 гг. Корпорацией и предприятиями-разработчика- ми бортовой аппаратуры была выпущена рабочая документация, позволившая приступить к изготовлению и испытаниям материальной части космических аппаратов, и обеспечена готовность производств.
Наземная подготовка спутников «Ямал-200» началась 13 апреля 2003 г., когда на КИС ЗАО «ЗЭМ» был передан первый космический аппарат (КА-1). Второй аппарат (КА-2) передан на заводские контрольные испытания 2 мая 2003 г. До этого отсеки служебных систем каждого КА прошли автономные проверки в КИС ЗАО «ЗЭМ», а также проверки в безэховой камере бортовых ретрансляционных комплексов в составе отсеков полезной нагрузки каждого аппарата. Заводские
Спутник «Ямал-200» КА-1
Спутник «Ямал-200» КА-2
349


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
контрольные испытания аппаратов «Ямал-200» состояли из нескольких этапов:
предварительные электрические испытания систем КА после сборки;
- акустические испытания аппаратов с включением систем в полетной конфигурации;
термовакуумные испытания аппаратов в НИИХиммаш;
проверки электромагнитной совместимости и устойчивости систем к воздействию электростатического разряда в безэховой камере КИС-416;
- основной цикл электрических проверок систем после акустических и тепловакуумных испытаний; на этом же этапе проведены испытания блока космических аппаратов, соединенных кабелями-удлинителями, в т.ч. совместные проверки с комплексным стендом разгонного блока, а также выполнены совместные испытания каждого КА с наземным комплексом управления.
17 ноября космическая головная часть с блоком космических аппаратов «Ямал-200» была перевезена из монтажно-испытательного корпуса космических аппаратов в МИК ракет-носителей на общую сборку, где 18 ноября были выполнены стыковка КГЧ с PH «Протон-К» и «прозвонки» связей PH с разгонным блоком и БКА. Вечером 19 ноября прошло заседание Государственной комиссии и технического руководства, на котором было принято решение о вывозе ракеты космического назначения «Протон-К» с блоком КА «Ямал-200» на старт. 20 ноября состоялся вывоз ракетно-космического комплекса на стартовый комплекс и началась его подготовка. 24 ноября 2003 г. в 9 ч 22 мин московского времени состоялся пуск ракеты «Протон-К» с разгонным блоком ДМ-01 и космическими аппаратами «Ямал-200».
Информация о состоянии бортовых систем КА, в т.ч. командные сообщения на участке подготовки к выведению (в течение 18 мин до контакта подъема) и на участке выведения в составе БКА, передавалась в потоке телеметрической информации разгонного блока на средства командно-измерительного комплекса. В дальнейшем проводилось выделение телеметрии КА «Ямал-200» из телеметрии РБ и передана ее в ЦУП КА «Ямал». Предоставление результатов обработки выделенной телеметрии персоналу управления в ЦУП КА «Ямал» позволило контролировать состояние систем КА в течение всего периода выведения на околостационарную орбиту. При выведении БКА «Ямал-100» такая возможность отсутствовала.
Всего в ходе полета контролировалось около 1000 параметров по каждому объекту. После окончания автоматической «стартовой циклограммы» управление каждым аппаратом стало осуществляться и обеспечивалось оперативной группой управления из ЦУП системы спутниковой связи «Ямал», расположенного на территории РКК «Энергия».
11 января 2004 г. КА-2 был установлен в рабочую точку 49 ± 0,1 0 в.д. Установка КА-1 в рабочую точку 90 ± 0,1 ° в.д. была завершена к 28 января. Летные испытания аппаратов проходили под пристальным вниманием и с участием организации-заказчика. Ход их отражался в документации Главной оперативной группы управления, а также в протоколах совместных совещаний представителей РКК «Энергия» и ОАО «Газком». По результатам проведенных тестов все бортовые системы КА-1 и КА-2 «Ямал-200» подтвердили свою работоспособность и получили допуск к штатной эксплуатации.
Чтобы обеспечить сдачу аппаратов в штатную эксплуатацию Заказчику и представить в ЦСКТ документы, необходимые для получения сертификата соответствия, в марте-апреле 2004 г. был подготовлен и выпущен итоговый отчет по результатам летных испытаний каждого из аппаратов «Ямал-200». 29 апреля 2004 г. состоялось заседание Государственной комиссии, возглавляемой заместителем руководителя Федерального космического агентства Г.М.Полищуком, с повесткой дня «О результатах летных испытаний космического комплекса «Ямал-КА» и возможности принятия комплекса в эксплуатацию». На заседании были представлены результаты летных испытаний космического комплекса «Ямал-КА» в составе двух космических аппаратов «Ямал-200», ракетно-космического комплекса и наземного комплекса управления «Ямал». Комиссия рассмотрела готовность космического комплекса к сдаче в штатную эксплуатацию и приняла решение считать летные испытания комплекса «Ямал-КА» завершенными с положительными результатами. С этого дня началась штатная эксплуатация аппаратов, продолжающаяся до настоящего времени (около 10 лет).
Услугами спутников «Ямал-200» пользуются более 70 отечественных компаний, среди которых ОАО «Газпром» и его дочерние предприятия, госструктуры, предприятия нефтегазодобывающего комплекса и 16 иностранных фирм.
350


Глава 6
ЮЛ.СемсноВ, RM.JewcmaeB, Ъ.А.СамиаВ, Ъ.А.СалаВьеВ, А.'В.'ВоВк, А.М.Кхисшмн, Е.Ф.ЗемасаВ, ЯХЛапрсВ, З.А.Шанюмин
ПАО «РКК «Энергия»
КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ «БЕЛКА»1
Работы над созданием космического аппарата оптико-электронного наблюдения «БелКА» (Белорусский космический аппарат) начались в РКК Энергия» в 2003 г. по инициативе и при участии Республики Беларусь. Заказчиком системы дистанционного зондирования Земли являлась Национальная академия наук Республики Беларусь. Головным подрядчиком, ответственным за создание системы дистанционного зондирования Земли в целом, было ЗАО «Компания «ЦНИИмаш-Экспорт». РКК «Энергия», субподрядчик этой компании, обеспечивала создание аппарата.
«БелКА» предназначался для регулярного и оперативного получения изображений участков земной поверхности в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах спектра с высоким пространственным разрешением и передачи сформированной информации в цифровом виде на наземные пункты приема. Аппарат создавался на основе универсальной космической платформы разработки РКК «Энергия» с установленным на ней бортовым целевым комплексом. Целевую аппаратуру (включая съемочные системы, бортовую информационную систему, бленды съемочных систем) разрабатывала и поставляла белорусская сторона. Аппаратуру радиолинии передачи целевой информации разрабатывало и поставляло ФГУП «РНИИ КП».
Общий вид космического аппарата «БелКА»
Работы по проекту «БелКА» в Корпорации были организованы приказом президента РКК «Энергия» от 3 ноября 2003 г., в соответствии с которым было проведено согласование Технических заданий на КА «БелКА» и его бортовой целевой комплекс, а также разработаны проект директивного графика создания аппарата и исходные данные на доработку технических комплексов КА, КГЧ, РКН и стартового комплекса.
Для приема, хранения и обработки целевой информации предполагалось использовать три наземных пункта приема - в г.г. Минск, Москва и Ханты-Мансийск. Управление полетом планировалось осуществлять средствами наземного комплекса управления из ЦУП ЦНИИмаш (г. Королев) с привлечением командноизмерительных систем, размещенных на западном и восточном командно-измерительных пунктах, расположенных на территории России.
Эскизный проект космического аппарата «БелКА» был выпущен в феврале 2004 г. Материалы ЭП и Технические задания на его составные части были переданы во ФГУП «ЦНИИмаш» для подготовки заключений. В начале марта заключения были получены и обсуждены. Далее предстояла защита эскизного проекта перед Генеральным заказчиком - Национальной академией наук Республики Беларусь. Были подготовлены материалы, содержавшие основные результаты проделанной работы, матрицу соответствия требованиям Тактико-технического задания и предложения по устранению отдельных несоответствий.
Изготовление КА шло по утвержденным графикам и соответствовало директивным срокам создания. К изготовлению корпуса приступили в начале 2004 г. и завершили в ноябре. В течение года были изготовлены и поставлены комплектующие бортового комплекса управления, системы электроснабжения, системы обеспечения теплового режима. Заводу экспериментального машиностроения было поручено изготовление бортовой кабельной сети, антенно-фидерных устройств служебного канала управления и радиолинии передачи целевой информации, приборов бортового комплекса управления, КБ «Химмаш» совместно с ЗАО «ЗЭМ» - двигательной установки, а сильфонных баков для нее - ЗАО «ЗЭМ».
По сравнению с технологией изготовления КА «Ямал-200», была усовершенствована методика контроля приклейки обшивки к сотовому заполнителю при изготовлении корпусных панелей. Также была отработана технология изготовления матов ЭВТИ с новыми облицовочными материалами на основе металлизированных полиамидных пленок. Сборка летной
1 Полный текст статьи см. в книге «История развития автоматических космических аппаратов» / Сер. «Развитие отечественной ракетно-космической науки и техники». Т. 3. - М.: Столичная Энциклопедия, 2015. - Стр. 590-594.
351


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
универсальной космической платформы КА с заменой недостающих штатных приборов технологическими завершилась в первой половине января 2005 г.
В начале 2005 г. была проведена досборка динамического макета в обеспечение квалификационных испытаний в составе космической головной части. В июне динамический макет был подготовлен к отправке в ГКБ «Южное». В течение 2005 г. и в начале 2006 г. были выполнены испытания и проверки.
К отправке самолетом на полигон запуска аппарат готовили 10-11 мая 2006 г. Работы на космодроме Байконур продолжались около двух месяцев и включали электрические испытания, контроль угловых положений базовых осей КА, звездных датчиков и целевой аппаратуры, балансировку и взвешивание КА, проверку герметичности двигательной установки в вакуумной камере, демонтаж технологической бортовой кабельной сети, навеску СБ с проверкой раскрытия и засветкой, заправку двигательной установки.
Сборку космической головной части завершали 15-17 июля, после чего ее доставили на стартовый комплекс для стыковки с PH, предстартовой подготовки и предпусковых операций. В 23 ч 43 мин по московскому времени 26 июля 2006 г. на космодроме Байконур состоялся запуск ракеты-носителя «Днепр». Ракета должна была доставить на околоземную орбиту 18 космических аппаратов, в т.ч. спутник дистанционного зондирования Земли «БелКА». Вследствие аварии ракеты-носителя на начальном этапе полета ни один из спутников на орбиту не вышел. Сопровождение запуска КА «БелКА» осуществлялось из ЦУП в г. Королев Московской области. По данным телеметрической информации, все бортовые системы спутника работали без замечаний вплоть до падения ракеты.
С.С.Ка&елия, A.A.KouqjcquqS, 'IK.HaSwcjoi
РАБОТЫ ГП «КБ «ЮЖНОЕ» ИМ. М.К.ЯНГЕЛЯ» И ГП «ПО «ЮЖНЫЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ ЗАВОД» им. А.М.МАКАРОВА» в 1990-2000-е гг.
КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ ДЛЯ МЕЖДУНАРОДНОГО СОТРУДНИЧЕСТВА
Практическая деятельность КБ «Южное» в направлении международного сотрудничества проводилась во взаимодействии с Советом по международному сотрудничеству «Интеркосмос» при Академии наук СССР, созданным в 1966 г. для координации работ министерств, ведомств, научных учреждений и промышленных предприятий СССР. КБ «Южное» предложило использовать для постановки совместных научных экспериментов малые унифицированные КА серии ДС-У (1965 г.), а впоследствии, в 1976 г. - автоматическую универсальную орбитальную станцию. Это позволило Академии наук СССР в кооперации с академиями наук других стран осуществить широкомасштабную комплексную программу космических исследований (программа «Интеркосмос»).
Первый КА «Интеркосмос-1» был запущен ракетой- носителем 11К63 с космодрома Капустин Яр 14 октября 1969 г. Из 25 автоматических КА, выведенных на орбиту в СССР по программе «Интеркосмос», 22 созданы в КБ «Южное» и изготовлены ПО «Южный машиностроительный завод».
В 1972 г. КБ «Южное» начало практическую реализацию Соглашения между Академией наук СССР и Индийской организацией космических исследований правительства Индии (ISRO), предусматривающего оказание индийской стороне консультативной и техни¬
ка «Бхаскара»
352


Глава 6
Ф
ч
КА Egyptsat-1
ческой помощи в создании научного КА, обеспечении его запуска советской ракетой-носителем с территории СССР. В кооперации со смежными предприятиями КБ «Южное» осуществило комплектацию индийского КА газореактивной системой закрутки, солнечной и химической батареями, бортовым магнитофоном для регистрации информации научной и обеспечивающей аппаратуры, термическими покрытиями. Первый индийский КА «Ариабхата» был запущен 19 апреля 1975 г. ракетой-носителем «Интеркосмос» (11К65М).
После запуска первого индийского КА сотрудничество с Индией было продолжено по созданию и запуску второго КА, предназначенного для экспериментальной отработки системы дистанционного зондирования
Земли в интересах исследования природных ресурсов. Результатом совместных работ явился успешный запуск 7 июня 1979 г. КА «Бхаскара» ракетой-носителем «Интеркосмос» (11К65М). Модернизированный индийский космический аппарат «Бхаскара-2» в соответствии с Соглашением был выведен на орбиту 20 октября 1981 г.
Большое внимание в рамках международного сотрудничества по изучению космического пространства АН СССР придавала совместным работам с Францией. В обеспечение реализации долговременного межправительственного соглашения КБ «Южное» была поручена разработка ряда советско-французских спутников: «Ореол-1», «Ореол-2» и «Ореол-3». Эти спутники были успешно запущены в 1971,1972 и 1981 гг. С помощью комплексов научной аппаратуры обнаружено большое количество неизвестных ранее плазменных эффектов в магнитосфере. По результатам исследований, проведенных на советско-французских спутниках, опубликовано большое количество научных работ и докладов на международных конгрессах. Во Франции была учреждена памятная медаль в честь успешной работы уникального КА «Ореол-3», которой награждены и ряд советских специалистов, в т.ч. сотрудники КБ «Южное» и ПО ЮМЗ.
Космический аппарат Egyptsat-1
Назначение аппарата - съемка заданных участков поверхности Земли и передача сообщений электронной почты. Заказчик - Национальное управление по дистанционному зондированию и космическим наукам Египта (NARSS).
Запуск КА Egyptsat-1 осуществлен с космодрома Байконур 17 апреля 2007 г. Сотрудничество КБ «Южное» с Египтом в области создания космических систем и спутников началось с презентации предложений КБ «Южное» и ПО ЮМЗ в Национальном управлении по дистанционному зондированию и космическим наукам Египта (NARSS, г. Каир) в октябре 2000 г. Поми-
КА «Метеор»
353


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
мо Украины презентации своих предложений провели представители фирм Англии, Франции, Германии, Италии, России, Китая, Южной Кореи и ЮАР. На основе предложений участников презентации был проведен тендер. В ходе жесткой конкурентной борьбы в июне 2001 г. победа была присуждена КБ «Южное», которая юридически закреплена подписанием 24 октября 2001 г. контракта на проектирование, изготовление, запуск, обучение и передачу технологий для спутника Egyptsat-1 между КБ «Южное» и NARSS.
Проект имел некоторые особенности по сравнению с теми заказами, что предприятию приходилось выполнять ранее. Он предусматривал выполнение комплекса новых по составу и разноплановых по характеру работ. В их состав, кроме разработки, изготовления и ввода в эксплуатацию космической системы, входили:
- обучение команды египетских специалистов;
- передача технологий;
- комплектование и поставка в Египет оборудования, аппаратного и программного обеспечения для организации проектного офиса, а также подготовка лаборатории для сборки и испытаний технологической и летной моделей спутника.
Программа обучения предусматривала проведение общего и специального теоретического и компьютерного обучения посредством участия в работах на рабочих местах в КБ «Южное» и на украинских пред- приятиях-субподрядчиках. Запуск 17 апреля 2007 г. и дальнейшая успешная работа на орбите этого спутника в течение более трех лет сделали реальностью выход предприятия на международный рынок космических услуг в части создания и эксплуатации космических систем.
КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ, РАЗРАБОТКА КОТОРЫХ ПЕРЕДАНА ДРУГИМ ОРГАНИЗАЦИЯМ ИЛИ ПРЕКРАЩЕНА
Космический аппарат «Метеор»
Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 30 октября 1961 г. ОКБ-586 была поручена разработка космического аппарата для отечественной метеорологической системы «Метеор». Для выведения космических аппаратов планировалось использовать разрабатываемую в то время В ОКБ-586 двухступенчатую ракету-носитель 65СЗ. Разработка эскизного проекта космического аппарата «Метеор» проводилась в 1961-1962 гг. По техническому заданию и проекту в состав космического аппарата входила следующая основная исследовательская аппаратура:
- телевизионная (разработчик - Всесоюзный научно-исследовательский институт телевидения);
- инфракрасная (разработчик - НИИ-10);
- актинометрическая (разработчик - ЦКБ «Геофизика»).
Обеспечивающий комплекс состоял из системы электроснабжения на базе ориентируемой солнечной батареи, гравитационной , системы ориентации и стабилизации с газореактивйой системой для первоначальной ориентации космического аппарата на Землю, телеметрической и командно-программной систем. Масса космического аппарата на стадии эскизного проекта соответствовала проектным энергетическим возможностям ракеты-носителя 65СЗ.
В процессе разработки в ОКБ-586 была определена основная кооперация смежников, найдены удачные технические решения по отдельным системам (в частности раскрывающаяся зонтичная антенна для телевизионной аппаратуры). Однако в силу различных причин, вызванных в первую очередь необходимостью использования всех имеющихся мощностей ОКБ-586 и завода под разработку нового поколения ракет стратегического назначения и тяжелой ракеты-носителя Р-56, М.К.Янгель вышел с предложением о передаче разработки космического аппарата «Метеор» во Всесоюзный научно-исследовательский институт электромеханики, а ракеты-носителя 65СЗ и космических аппаратов связного назначения - вЮКБ-10.
Комиссия Президиума Совета Министров СССР по военно-промышленным вопросам поддержала это предложение, сохранив за ОКБ-586 головную роль по системе. В результате работы по этим темам были переданы на вышеуказанные предприятия. В мае 1962 г. во Всесоюзный НИИ электромеханики была передана разработанная проектная документация по космическому аппарату «Метеор» и направлена бригада специалистов для оказания помощи в дальнейшей его разработке.
В течение 1962 г. в проект были внесены существенные изменения: гравитационная система ориентации и стабилизации была заменена на активную электромаховичную систему, разработана система ориентации солнечных батарей, внесены изменения в конструкцию космического аппарата. За ОКБ-586 осталась разработка, а за заводом № 586 - изготовление и поставка корпусных узлов, газореактивной системы, антенно-фидерных устройств и др.
До середины 1966 г. сборка и испытания космических аппаратов производились во Всесоюзном НИИ электромеханики, а в КБЮ и на заводе № 586 - подготовка к серийному производству космического аппарата. С 1966 по 1971 г. изготовление космических аппаратов «Метеор» производилось Южным машино¬
354


Глава 6
строительным заводом по документации Всесоюзного НИИ электромеханики, переработанной КБ «Южное» в соответствии с нормативно-техническими требованиями отрасли.
В 1971 г. Всесоюзный НИИ электромеханики организовал сборку и испытания космического аппарата в своем Истринском филиале (ныне НИИ электромеханики), который полностью освоил производство аппарата, продолжая его совершенствования доныне. Как следствие некоторого «перетяжеления» космического аппарата и отставания в работах по носителю 65СЗ, было принято решение использовать для запуска космического аппарата «Метеор» ракету-носитель 8А92М. Первые пять запусков КА «Метеор» проведены с космодрома Байконур, последующие, начиная с № 6, - с космодрома Плесецк сначала носителями 8А92М, а затем 11К68. В 1969 г. космическая метеорологическая система «Метеор» принята в эксплуатацию.
Космические аппараты «Пчела» и «Стрела»
Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 30 октября 1961 г. ОКБ-586 были поручены разработка и создание экспериментальных космических систем специальной связи для Министерства обороны СССР («Стрела», «Пчела») при помощи космических аппаратов, расположенных на случайных некорректируемых орбитах, которые обеспечивают радиозональное перекрытие всей земной поверхности. Космические аппараты разрабатывались на базе имеющейся технологической оснастки. Корпус космических аппаратов был выполнен из двух полусфер радиусом 400 мм, на одной из которых размещен выносной радиатор системы терморегулирования, а на другой - солнечная батарея кольцевого типа. Масса космического аппарата составляла 75 кг. Космические аппараты предполагалось выводить на круговые орбиты высотой 1500 км, срок активного существования космических аппаратов - 3 месяца.
Основные технические решения, принятые ОКБ-586 при проектировании космических аппаратов «Пчела» и «Стрела», были сохранены после передачи разработок
КА «Пчела» и «Стрела»
в ОКБ-Ю в 1962 г., но на последующих стадиях уточнены исходя из конкретных возможностей производства завода-изготовителя в г. Красноярске. Реализована схема выведения до шести космических аппаратов «Стрела» одной PH 11К68.
Космические аппараты «Янтарь»
Работы над темой «Янтарь» начались в 1963 г. Программа предполагала создание нового поколения космических аппаратов фотографического наблюдения. Первое поколение такого типа космических аппаратов («Зенит-2», «Зенит-4») разработано в ОКБ-1.
Работы по этому направлению велись в ОКБ-586 с 1961 г. (проработка предложений), и к середине 1962 г. ОКБ-586 сформировало свои предложения по космическим аппаратам. По результатам этих работ приказом Государственного комитета по оборонной технике при Совете Министров СССР от 23 ноября 1963 г. на ОКБ-586 была возложена задача создания специальных космических аппаратов для фотографического наблюдения, которые получили название «Янтарь-1» (обзорного наблюдения) и «Янтарь-2» (детального наблюдения) с индексами разработчика ДС-Ф2 и ДС-Ф4 соответственно. Были разработаны эскизные проекты на КА, документация на отдельные экспериментальные узлы, была изготовлена материальная часть для отработки, включая крупногабаритные узлы для проведения объемного макетирования. Однако в 1967 г. дальнейшая разработка указанных КА была передана в Филиал № 3 ОКБ-1 (ныне РКЦ «Прогресс», г. Самара), где и была успешно реализована.
КА «Янтарь»
РАЗРАБОТКА КОСМИЧЕСКОЙ ТЕЛЕВИЗИОННОЙ ГЛОБАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ НАБЛЮДЕНИЯ
Разработка космической телевизионной глобальной системы наблюдения проводилась КБ «Южное» с 1971 г. В эскизном проекте были приняты новые, не-
355


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
КА космическом телевизионной глобальной системы наблюдения
традиционные на то время решения - использование ядерной энергетической установки, электроплазмен- ной двигательной установки, системы терморегулирования с широкими возможностями, автономной навигационной системы и др. В дополнение к эскизному проекту проработан вариант энергетической установки с солнечными батареями и с запуском КА носителем 11К77. Дальнейшая разработка КА была передана в Центральное КБ машиностроения, но там продолжения не получила. Отдельные системы, разработанные по техническому заданию и исходным данным КБ «Южное» (телевизионная система, видеомагнитофоны, оптикоэлектронные блоки), нашли свою дальнейшую жизнь практически без переделок в других космических системах.
РАЗРАБОТКА ГЕЛИ0ФИЗИЧЕСК0Й СТАНЦИИ
Разработка гелиофизической станции (КА ДС-ГФС) была предложена КБ с целью создания КА с расширенными возможностями по изучению Солнца и солнечноземных связей (в сравнении с предыдущими КА типа ДС-УЗ-С). Был разработан эскизный проект станции как многоцелевой платформы. Новизна и сложность создания системы ориентации требуемой точности в короткие сроки, отказ от участия в создании КА основной смежной организации явились одной из причин, по
Гелиофизическая станция
которой дальнейшая разработка была приостановлена. Впоследствии создание КА для изучения Солнца и солнечно-земных связей было возобновлено на новой конструктивной базе (платформа АУОС-СМ).
РАЗРАБОТКА КА «ТАЙФУН-3»
Разработка КА «Тайфун-3» была поручена постановлением 1984 г. КА был задуман как дальнейшее развитие базовой унифицированной платформы, на основе которой создавались космические аппараты типа «Тайфун-2», АУОС-3 и др. КА был оснащен имитаторами одиночных многоэлементных целей различного геометрического исполнения (шар, конус, цилиндр), оснащался специальной системой отделения указанных элементов с различными скоростями и системой замера этих скоростей. Была разработана конструкторская документация и практически завершена наземная экспериментальная отработка. Однако дальнейшего продолжения тема не получила в связи с отказом Заказчика от ее разработки и принятием решения об использовании средств наземной юстировки.
В начале 1980 г. КБ «Южное» прорабатывало возможность создания специального КА для обнаружения на дальних подступах крылатых ракет потенциального противника с помощью бортового радиолокатора с синтезированной апертурой. Работы проводились совместно с НИИ ВКРС (МРП) - головная организация, НИИ-17 (МРП) - разработчик радиолокатора, ОКБ им.
А.Н.Туполева (самолеты-перехватчики). Эта работа (тема «Турмалин») потребовала уникальных нетрадиционных конструктивных решений, в частности, по ан-
X
КА «Тайфун-3»
356


Глава 6
тенной системе и ее увязке с аппаратом, выбора оптимального состава бортовой обеспечивающей аппаратуры и космической платформы. Удалось найти удачные решения и выпустить аванпроект, но дальнейшая разработка была прекращена из-за отказа Заказчика.
КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ, СОЗДАННЫЕ в 1992-2015 гг.
В 1993 г. была разработана и утверждена первая Национальная космическая программа Украины, которая ставила своей целью сберечь научный и производственный потенциал космической отрасли и обеспечить условия для выхода Украины на международный рынок космических услуг. В первую очередь это касалось разработок ГКБ «Южное», ПО «Южмашзавод» и кооперации украинских предприятий-соисполнителей. В этой Программе значительное внимание уделялось дальнейшему развитию и созданию методов и средств дистанционного зондирования Земли в интересах науки и народного хозяйства. С целью увеличения эффективности и практической отдачи этих исследований в 1995 г. был осуществлен запуск первого спутника под юрисдикцией Украины Ci4-1, разработанного ГКБ «Южное» и оснащенного средствами дистанционного исследования Земли и Мирового океана. Запуском на орбиту этого спутника началось создание в Украине национальной космической системы Cin-1.
Космический аппарат С1ч-1
Назначение аппарата:
- оперативное обеспечение потребителей регулярной информацией о ледовой обстановке в полярных областях;
- накопление потребителями опыта по использованию данных дистанционного зондирования с помощью космических средств;
- отработка исследовательской аппаратуры;
- совершенствование методов и средств дистанционного зондирования ледовых полей;
- построение температурных карт северной и экваториальной Атлантики;
- изучение неоднородностей открытых акваторий Мирового океана.
Заказчик - Национальное космическое агентство Украины, Российское космическое агентство.
Задача запуска первого космического аппарата под юрисдикцией Украины стимулировала решение других не менее важных задач, связанных с созданием национальной инфраструктуры средств управления косми-
КА Ci4-1
КА Ch-1 на сборке
ческими аппаратами, приема, обработки и распространения исследовательской информации, подготовкой в Украине пользовательских структур. Все это послужило основой для создания космической системы Cis-1 первой украинской космической системы наблюдения Земли, предназначенной для получения информации о подстилающей поверхности Земли дистанционными и контактными методами.
Если разработка и изготовление космического аппарата и ракет-носителей является для Украины традиционной специализацией машиностроительно¬
357


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
го комплекса, то по другим важнейшим компонентам космической системы - наземному специальному комплексу и наземному комплексу управления космического аппарата - имелись только отдельные элементы, не способные обеспечить регулярное и полное выполнение необходимых системных функций. Так, только в Центре радиофизического зондирования Земли Национальной академии наук Украины и Морском гидрофизическом институте Национальной академии наук Украины эпизодически принималась информация с космического аппарата «Океан-01» в исследовательских целях. Командно-измерительные комплексы, расположенные на территории Украины, играли обеспечивающую роль по отношению к Центрам управления полетом космическими аппаратами, расположенным на территории Российской Федерации.
Все перечисленные задачи создания системы Ci4-1 были успешно решены в сжатые сроки - менее двух лет. В результате в Украине создан наземный комплекс управления, который отвечает современным требованиям, не уступает аналогичным комплексам Российской Федерации и отличается от них однопункт- ной технологией работ по управлению космическим аппаратом и по проведению траекторных измерений. Учитывая потребность национальных пользователей в информации дистанционного зондирования, в Украине создан наземный комплекс приема, обработки и распространения такой информации в составе Центра планирования и координации, пункта приема информации, Центрального государственного архива, комплекса средств связи и передачи данных. Запуск космического аппарата Ci4-1 осуществлен 31 августа 1995 г. с космодрома Плесецк ракетой-носителем «Циклон-3». Только за первый год эксплуатации космического аппарата CiM-1 обеспечено выполнение 130 заявок пользователей Российской Федерации и Украины. В процессе эксплуатации отработаны программное обеспечение и технология решения целого ряда народно-хозяйственных задач (картирование болот и торфяников, определение зон увлажнения почв и полей приводного ветра в центральной части циклонов, оценка состояния озимых культур в осенне-весенний период, контроль динамики весенних паводков, в т.ч. экстремального в 1996 г., экологический контроль техногенных загрязнений в Украине и т.д.). Полученные результаты практического использования космической информации с космического аппарата Ci4-1 обеспечивали перспективу решения многих народно-хозяйственных задач на государственном уровне и уменьшения вероятности ошибок в принятии важных решений в области землепользования, экологии, гидрометеорологии, строительства, геологии и других отраслей, контроля чрезвычайных ситуаций.
Космический аппарат Ci4-1M
Назначение аппарата - исследование суши, морей, океанов, атмосферы, ионосферы, а также экологические исследования и поиск полезных ископаемых. Заказчики - Национальное космическое агентство Украины, Российское авиационное космическое агентство. Постановщики экспериментов - ГКБ «Южное», Центр аэрокосмических исследований Земли НАНУ, Институт космических исследований НАНУ и НКАУ, Морской гидрофизический институт НАНУ, Центр радиолокационного зондирования Земли НАНУ и НКАУ, Государственное предприятие «Днепрокосмос», Институт космических исследований РАН, Институт радиоэлектроники РАН, Институт физики атмосферы РАН, Центр космических наблюдений Росавиакосмоса, Росгидрометео- центр, Российский научно-исследовательский институт космического приборостроения, Львовский центр института космических исследований НКАУ-НАНУ, Киевский национальный университет, Центр космических исследований Польской академии наук, Лаборатория химии и физики окружающей среды (Орлеан, Франция), Шеффилдский университет (Великобритания). Запуск КА «С1ч-1М» осуществлен с космодрома Плесецк 24 декабря 2004 г.
КА Яч-1М
Космический аппарат М1крон
Назначение аппарата - дистанционное зондирование Земли и отработка новых конструктивно-технологических решений. Заказчик - Национальное космиче-
358


Глава 6
КА Мтрон
ское агентство Украины. Запуск КА Мжрон осуществлен с космодрома Плесецк 24 декабря 2004 г.
Космический аппарат С1ч-2
Назначение аппарата - дистанционное зондирование Земли. Заказчик - Национальное космическое агентство Украины.
Запуск КА Ci4-2 осуществлен с базы Ясное (Российская Федерация) 17 августа 2011 г. Далее в рамках этой программы были созданы и запущены в 2004 г. на орбиты спутники Cin-1 М и «Микроспутник», а в 2011 г. - КА нового поколения Ci4-2 (МС-2-8). В 1994-2000 гг. продолжались запуски ранее разработанных КА научного, оборонного и народно-хозяйственного направления (на базе АУОС-3 и АУОС-СМ, «Океан-О», «Целина-2» и др.), изготовление и функционирование на орбите в течение длительного времени обеспечивали ГКБ «Южное» и ПО ЮМЗ. Последующие национальные космические программы Украины были нацелены на создание новых, более перспективных, космических средств научного, природоресурсного и других направлений, в т.ч. для международного сотрудничества.
КА CN-2
359


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
ft. A. ttlecmaedaS АО«ИСС»
НОВОЕ ПОКОЛЕНИЕ КК ДЛЯ ГЛОБАЛЬНОЙ МНОГОУРОВНЕВОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СПУТНИКОВОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ
НИЗКООРБИТАЛЬНЫЕ КА ГРАЖДАНСКОЙ ПЕРСОНАЛЬНОЙ СВЯЗИ
Космический аппарат «Гонец»
Социально-экономические изменения в СССР 1980-1990-х гг. привели страну и отрасль в тяжелое состояние, к отсутствию бюджетных заказов, вынуждали искать новые формы и способы реализации коммерческих (внебюджетных) проектов. Одним из логичных шагов на этом пути был поиск вариантов реализации персональной спутниковой связи на относительно недорогостоящих низкоорбитальных КА типа «Стрела», по которым у НПО ПМ был накоплен большой (наибольший в мире) опыт. В 1989 г. по предложению «Союзмединформ» было принято решение о доработке КА типа «Стрела» и создании гражданской низкоорбитальной системы связи - системы «Гонец». Работы по системе «Гонец» проводились в НПО ПМ - по КА, в НИИ точных приборов - по бортовому радиотехническому комплексу и наземному комплексу связи. Для демонстрации возможности организации связи с мобильными и стационарными терминалами, расположенными на территории РФ и за рубежом, 13 июля 1992 г. вместе с четырьмя штатными КА типа «Стрела» были выведены на орбиту два КА-демонстратора «Гонец-Д».
Космический аппарат «Гонец-Д1»
Эксперимент с КА «Гонец-Д» дал обнадеживающие результаты, и было решено таким же эволюционным путем создавать низкоорбитальную систему связи «Гонец-Д1» на базе средств функционирующей с 1985 г. экспериментальной системы. Система «Гонец-Д1» предназначалась для отработки технологий организации связи, для обеспечения помехозащищенной конфиденциальной связью государственных структур до создания системы «Гонец», а также для проведения маркетинговой кампании и предоставления свободных ресурсов связи коммерческим организациям.
Создание, развитие и эксплуатация системы были поручены сначала дочернему предприятию НИИ точ¬
на. Тестоедов
ных приборов, а позднее - созданному под эгидой Ро- скосмоса АО «Спутниковая система «Гонец», которое должно было изыскивать дополнительные внебюджетные источники финансирования системы. Вопреки надеждам, несмотря на предпринимаемые усилия, серьезных инвесторов не нашлось, поскольку наступило время «быстрых и коротких» денег. Кроме того, организация не смогла умерить ценовые запросы изготовителей компонентов системы, а Роскосмос не выделял требуемых средств на развитие.
Первый запуск КА «Гонец-Д1» НПО ПМ удалось обеспечить 19 февраля 1996 г. Но после запусков двух троек спутников «Гонец-Д1» в 1996-1997 гг. в построении орбитальной группировки (до запланированных 12 космических аппаратов) наступила пауза. После 2,5 лет эксплуатации на двух спутниках отказала целевая аппаратура. Зато два космических аппарата этого типа проработали на орбите более 15 лет при заданном сроке службы 1,5 года.
В 2000 г. из-за аварии PH «Циклон» были утрачены сразу шесть космических аппаратов, из них три «Гонец-Д1». И только в 2001 г. орбитальная группировка была пополнена еще тремя спутниками. Таким образом, системе спутниковой связи «Гонец-Д1», даже несмотря на ее явную дешевизну в сравнении с другими системами спутниковой связи, в полноразмерной орбитальной группировке функционировать не довелось. Тем не менее, в феврале 2002 г. она была принята Межведомственной комиссией в опытную эксплуатацию.
КА «Гонец-Д1»
360


Глава 6
Основные задачи системы «Гонец-Д1» - обмен данными между абонентами (оснащенными переносными терминалами), находящимися в любой точке земного шара, определение и передача координат подвижных объектов, сбор и передача информации для различных видов мониторинга (например, от автоматической датчиковой аппаратуры, дооснащенной тем же компактным абонентским терминалом), доставка циркулярных сообщений группам абонентских терминалов. Хорошие возможности решения этих задач были продемонстрированы и многократно подтверждены в ходе летных испытаний и опытной эксплуатации. При этом, находясь в общей зоне радиовидимости спутника (примерно 4000 км), абоненты обменивались сообщениями в течение 1-2 мин.
Система достаточно успешно применялась в условиях Севморпути, Австралии, Южной Америки, Антарктиды (экспедиция НИИ Арктики и Антарктики на станции «Восток»). Даже представители соседней антарктической американской станции не раз отправляли сообщения через систему «Гонец», особенно в период, когда вышло из строя оборудование спутниковой системы связи «Инмарсат», привезенное ими. В период сезонной экспедиции данной системой постоянно пользовались ученые из Полярной геолого-разведоч- ной экспедиции для обмена научной информацией со своей организацией в Санкт-Петербурге.
Потребителями системы в разные периоды летных испытаний и опытной эксплуатации стали более 40 государственных и коммерческих структур, которым было поставлено около 600 абонентских терминалов разных модификаций. Среди них информационные службы, подразделения Росатома, Главный Радиометеорологический центр, морской флот, пограничные службы, арктические авиаотряды, НИИ космических исследований, Федеральная сетевая компания РАО ЕЭС.
До сих пор полученный опыт создания и применения глобальной низкоорбитальной системы связи «Гонец-Д1» остается для Российской Федерации уникальным и ценным. При самых скромных затратах в течение длительного периода были апробированы технологии предоставления потребителям таких услуг связи, которые пока не реализуемы другим способом. Убедительно показано, что «Гонец» как система массового обслуживания может быть привлекательной для пользователей, но только при полномасштабной резервированной орбитальной группировке и штатной наземной инфраструктуре, которые необходимо создавать параллельно, в кратчайшие сроки и под полным контролем заинтересованных, ответственных юридических лиц со стороны государства. Система «Гонец» фактически готова была стать компактным «модельным» государственно-частным партнерством.
Создание низкоорбитальных КА гражданской персональной связи «Гонец-М»
Новое поколение спутников для системы «Гонец» создавалось не просто, но к концу 2005 г. первый КА нового поколения был изготовлен НПО ПМ, и 21 декабря 2005 г. с помощью испытанной сибирской PH «Космос-ЗМ» он был выведен на круговую приполярную орбиту высотой немногим более 1400 км. Запуски на эту орбиту (блоками по шесть КА на PH «Циклон») начались еще в 1985 г., и это был уже 28-й групповой пуск в продолжение ранее начатой работы.
КА «Гонец-М» создавались в рамках Федеральной космической программы РФ до 2015 г. для решения ряда задач: обеспечения связью государственных структур (преимущественно с труднодоступными районами и районами со слаборазвитой инфраструктурой связи); передачи данных о состоянии и местоположении объектов, в т.ч. подвижных, и, как следствие, контроля грузопотоков (морские и речные суда, автомобильный и железнодорожный транспорт); экологического и промышленного мониторинга - автоматического сбора данных с обслуживаемых и необслуживаемых объектов (электроподстанции, нефтепроводы, газопроводы и др.), с различного типа датчиков охранной или пожарной сигнализации, экологических датчиков и др.; срочной межрегиональной доставки информации, связи в чрезвычайных ситуациях; телемедицины; сбора гидрометеорологической информации и т.д.
Внешне КА «Гонец-М» сохранил все основные черты облика КА «Гонец-Д1», но существенно отличается функционально, а также своим внутренним аппаратным и программным содержанием. Новый БРТК «Садко», созданный НИИТП, обладает увеличенной примерно в 40 раз пропускной способностью.
\
КА «Гонец-М»
361


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
На КА «Гонец-М» применена автоматическая пассивная комбинированная система ориентации третьего поколения. В отличие от своего ближайшего аналога, СОС КА которого в прошлом продемонстрировала высокое качество и надежность при натурной бездефектной эксплуатации 136 космических аппаратов в составе космической группировки низкоорбитальной спутниковой связи, модернизированная система ориентации имеет улучшенные точностные характеристики для класса пассивных систем ориентации. Это достигнуто за счет внедрения в конструкцию магнитного успокоителя оригинального диамагнитного подвеса и установки вокруг гравитационной штанги длиной 16 м гибкого теплозащитного экрана для исключения нежелательных температурных деформаций. В контур управления системой ориентации введена БЦВМ, входящая в состав целевой аппаратуры КА. Бортовое программное обеспечение СОС, разработанное НИИТП (г. Москва) по заданию НПО ПМ, позволяет сделать работу системы полностью автономной как в штатных режимах работы, так и при аварийных ситуациях без привлечения НКУ.
Впервые в отечественной и зарубежной космонавтике на КА с пассивной системой ориентации предусмотрена коррекция орбиты для равномерной расстановки КА на орбите. Выполнение этой задачи реализовано с применением серийно изготавливаемых составных частей системы ориентации, газореактивных двигателей и введением в контур управления системы обеспечения коррекции той же БЦВМ, входящей в состав целевой аппаратуры КА. Бортовое программное обеспечение СОК позволяет выполнять не только программные действия, но и парировать возможные неисправности и аварийные ситуации при работе системы.
Последующие запуски низкоорбитальных КА персональной связи нового поколения: 6 июля 2009 г. «Космос-2453»; 8 сентября 2010 г. - «Гонец-М» № 2 и «Космос-2468»; 28 июля 2012 г. - «Гонец-М» № 3 и № 4, «Космос-2481»; 15 января 2013 г. - «Космос-2482, -2483, 2484»; 12 сентября 2013 г. - «Гонец-М» №№ 5, 6, 7. КА «Гонец-М» № 8, 9,10 были запущены 3 июля 2014 г., а 31 марта 2015 г. запуском КА № 11,12,13 было завершено формирование штатной орбитальной группировки.
Среди потребителей услуг системы «Гонец» - Росатом, Росэнергоатом, пограничные подразделения, НИИ Арктики и Антарктики, ВМФ: (например, корабль «Адмирал Виноградов», выполнявший миссию в Аденском заливе, в течение месяца передал 3461 пакет информации (по 800 байт) и получил 5505), АО «ФЦНИВТ «СНПО «Элерон», ФГУП КЦ «Атомбезопасность» и др. - всего более 30 крупных организаций и ведомств. Дальнейшие перспективы развития персональной спутниковой связи открываются с переходом на новый КА «Гонец-М1».
НИЗКООРБИТАЛЬНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ МАЛЫЕ КА
Создание экспериментального низкоорбитального КА «Зея» и выведение его на орбиту конверсионной PH «Старт-1» с космодрома Свободный
Малый экспериментальный КА «Зея» (радиолюбительское обозначение РС-16) был создан в НПО ПМ как продолжение ряда КА типа «Радио», созданных в 1980-е гг. при участии радиолюбительских организаций, и был назван по имени дальневосточной реки Зеи, вблизи которой располагалась бывшая ракетная база, объявленная новым российским космодромом Свободный. Спутник создавался в кратчайшие сроки и должен был стать первым полезным грузом, выводимым конверсионной PH «Старт-1» с нового космодрома. PH «Старт» - конверсионная версия мобильной сухопутной твердотопливной многоступенчатой МБР «Тополь».
Помимо радиолюбительской аппаратуры, на КА «Зея» впервые было установлено дополнительное бортовое оборудование нового назначения - три системы координатометрии: традиционный передатчик сигналов для определения координат спутника земными станциями, бортовая аппаратура спутниковой навигации ГЛОНАСС/GPS (АСН), а также отражатели для точного определения координат спутника наземными лазерными измерительными средствами.
За основу конструкции была взята платформа КА «Стрела-1 М». На борту все управляющие функции выполнялись с помощью микроконтроллеров, дополнительно ввели передатчик диапазона 435 МГц и приемник диапазона 145 МГц. Традиционные для спутников типа «Радио» передатчик на 29 МГц и приемник на
КА «Зея»
362


Глава 6
145 МГц сохранились. Разработчикам удалось заметно снизить энергопотребление бортовой аппаратуры.
Дополнительно к Калужскому пункту управления, откуда велось управление всеми отечественными радиолюбительскими спутниками, для спутника «Зея» в целях оперативного проведения научных экспериментов был развернут пункт в Голицыно-2. КА «Зея» был запущен 4 марта 1997 г. и активно функционировал значительно дольше расчетного срока - до самого входа в плотные слои атмосферы 25 октября 1999 г.
СОЗДАНИЕ ВЫСОКОЭЛЛИПТИЧЕСКОГО КА СПЕЦИАЛЬНОЙ СВЯЗИ «МОЛНИЯ-ЗК»
В интересах ЕССС-2 на смену КА «Молния-3» должен был прийти КА «Меридиан». Но в связи с задержкой его разработки было принято решение о создании КА «Молния-ЗК» - модификации КА «Молния-1Т». Новые разработки в полной мере испытали на себе давление не только привычных проблем научно-технического инновационного процесса, но и внезапно пришедших извне тягот общеэкономической и политической перестройки в стране: резкое снижение темпов разработки, а затем и неизбежные потери в качестве бортовых систем, элементов, связанные с нестабильностью заказов и производства.
В1992 г. НПО ПМ был выпущен комплект исходных данных на КА «Молния-ЗК». При разработке в соответствии с требованиями Заказчика на КА были установлены дополнительные приемная и передающая антенны ДЦВ-диапазона. Конструкторам пришлось использовать весь возможный арсенал технических решений при компоновке КА в условиях ограниченного объема, в котором необходимо было поместить аппаратуру. После того, как АО «МНИИРС» в 1998 г. утратило роль головного по системе с ретранслятором «Омега» и головным в этих
вопросах был назначен УГП НПЦ «Спурт», было принято решение о создании нового РТР «Омега-С» вместо разработанного АО МНИИРС «Омега». Новый ретранслятор имел при тех же энергомассовых и габаритных параметрах значительно лучшие выходные характеристики, в т.ч. срок службы 5 лет. Реализации плана ОКР по созданию КА мешало недостаточное финансирование. Например, в 1998 г. выделено ассигнований на ОКР «Молния-ЗК» лишь 44 % от необходимого.
КА «Молния-ЗК» был создан НПО ПМ в целях развития действующей космической системы на базе ранее запущенных спутников этого же типа. КА «Молния-ЗК» от предшественников отличался повышенной пропускной способностью каналов связи и увеличенным ресурсом. КА должен был обеспечивать проведение сеансов связи длительностью до 13 ч в сутки и до 7,5 ч на витке.
Внутренние изменения коснулись практически всех бортовых систем КА. Для системы ориентации разработаны приборы ориентации на Солнце и Землю на новых комплектующих элементах, создан микропроцессорный блок управления (вычислитель), позволяющий гибко реализовать самодиагностику системы и парирование неисправностей. Для системы коррекции разработана новая двухкомпонентная ДУ с двигателем НИИмаш, обеспечивающая высокую точность и имеющая повышенный ресурс.
Первоначально на «Молнии-ЗК» предполагалось использование КДУ 11Д414А - такой же, какая применялась на «Молнии-1» и «Молнии-2». Однако «Красмаш» (изготовитель ДУ) известил НПО ПМ о том, что для изготовления очередной товарной партии в количестве 4 шт. требуется проведение работ общей стоимостью 40 млрд руб., и товарная партия могла быть поставлена только через 3 года. В результате интенсивных проработок был выбран новый вариант двухкомпонентной ДУ разработки НИИмаш с серийным двигателем тягой около 1,5 кг. Для того, чтобы изменения конструкции КА были минимальными, новая ДУ была выполнена в виде моноблока, близкого по габаритам к старой ДУ. Двигательная установка 11Д414НС имела больший, по сравнению со старой, срок эксплуатации и ряд других преимуществ. Но она эксплуатировалась только на одном КА «Молния-ЗК» И на двух КА «Молния-3» (№ 64 и № 65).
КА «Молния-ЗК» был выведен на орбиту 20 июля 2001 г. с космодрома Плесецк на PH «Молния-М». Начало летных испытаний КА «Молния-ЗК» было отмечено рядом замечаний и неисправностей. Тем не менее, несмотря на возникавшие сложйости, работа со «путником «Молния-ЗК» показала, что на нем бУли реализованы хорошие возможности по устранению.йозника- ющих в полете неисправностей на борту, поддержанию качества его функционирования, была подтверждена эффективность многих ногых технических решений.
363


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
21 июня 2005 г. состоялся пуск КА «Молния-ЗК» № 2 с помощью PH «Молния-М» с космодрома Плесецк. Однако полет PH был прекращен на 298-й секунде после аварийного отключения двигательной установки PH в соответствии с логикой работы системы управления - из-за нештатной работы одной из четырех камер сгорания второй ступени. После этого программа изготовления «Молний» была закрыта в связи с переходом к новым спутникам - на тех же высоких эллиптических орбитах, но уже нового поколения.
СОЗДАНИЕ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ВЫСОКОЭЛЛИПТИЧЕСКИХ КА СПЕЦИАЛЬНОЙ СВЯЗИ «МЕРИДИАН»
24 декабря 2006 г. НПО ПМ запустило с космодрома Плесецк с помощью РКН «Союз-2.1 А»/«Фрегат» новый КА связи «Меридиан» для использования на ВЭО. По аналогичным орбитам с близкими положениями наземной трассы движутся также КА «Молния-1», запущенные в 1997-2004 гг., и спутник «Молния-ЗК», выведенный на орбиту в 2001 г. Максимальный интервал между проходящими по общей трассе КА не превышает 7,5 ч. Работы по новым КА в КБ ПМ практически не останавливались с 1970-х гг. То же относится и к проектам создания спутников по конструктивно-компоновочным схемам, отличающимся от «молниевской». Так, КА такого типа под названием «Меридиан» начинали разрабатываться еще в соответствии с Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 5 апреля 1972 г. «О создании Единой спутниковой системой связи...» и в связи с возросшими потребностями пользователей. Исходный эскизный проект КА «Меридиан» был вы-
КА «Меридиан»
пущен в первой половине 1978 г. Защита проводилась в апреле 1979 г. Однако после ЭП работы по КА «Меридиан» были приостановлены и возобновились в 1983 г.
В 1990-е гг. при разработке КА «Меридиан» НПО ПМ преодолело целый ряд финансовых, организационных и технических проблем. Космодром Байконур оказался за границей, в суверенном Казахстане. Стало ясно, что КА «Меридиан» не может быть создан в принятой ранее кооперации. Были подготовлены предложения о разработке и изготовлении в НПО ПМ принципиально новой модификации КА под старым названием «Меридиан», которая могла быть запущена с единственного российского космодрома Плесецк с помощью новой модификации отечественной PH среднего класса «Союз-2» с РБ «Фрегат». Поскольку новая РКН выводила на ВЭО массу до 2100 кг, и то лишь по апогейной схеме, был предложен новый вариант конструкции КА. В нем была предусмотрена трехосная ориентация корпуса КА на Землю, что выгодно отличало его от всех ранее созданных модификаций КА «Молния» на базе платформ «КАУР-2». В основу новой модификации взяли платформу «КАУР-4», включающую принципиально новые элементы: трехосную ориентацию и БЦВМ.
В начале 1995 г. были выпущены исходные данные на разработку конструкторской документации. Но процесс конструирования и отработки шел не просто. В 1998 г. разработчиком ретрансляционной системы для нового «Меридиана» был определен РНИИ КП. При согласовании ТЗ на РТР выяснилось, что РНИИ КП вынужден был использовать импортную элементную базу из-за отсутствия подходящей отечественной. Несмотря на известные недостатки такого решения, за счет этого удалось снизить массу и энергопотребление РТР в 2 раза. Тогда же родилась идея совместить функции КА «Меридиан» и «Молния-ЗК». Система КА «Меридиан» должна была заменить группировки трех различных связных КА: «Молния-3», «Молния-1», «Циклон-Б». Как многофункциональная система, она должна обеспечивать потребности разных ведомств и типов потребителей. Основные отличия потребительских свойств нового КА «Меридиан» от своих предшественников - это увеличенный более чем в 2 раза расчетный срок службы (у заменяемых им КА расчетный срок службы был от 1 до 3 лет); гибридная полезная нагрузка, заменяющая полезные нагрузки трех указанных КА; увеличенная более чем в 3 раза мощность
В 2000 г. было выпущено утвержденное Заказчиком «Решение по корректировке ТТТ в части РТР». В состав БРТК КА «Меридиан» были включены три ретранслятора. Выпуск КД пришелся на сложную вторую половину 1990-х гг. Особые трудности были преодолены при разработке и изготовлении антен¬
364


Глава 6
ного блока, который включал более десяти антенн различных типов: рупорных, ориентируемых параболических, спиральных цилиндрических, антенную решетку, а также раскрывающиеся по диаметру и высоте спиральные антенны.
Первый КА «Меридиан» нового типа для использования на ВЭО предполагалось запустить в 2004 г., но отсутствие финансирования в 1990-х и начале 2000-х гг. привело к задержке разработки и изготовления ретрансляторов. Первый запуск состоялся 24 декабря 2006 г., когда в России вывод на орбиты новых типов отечественных КА почти остановился.
По ряду причин за время разработки КА «Меридиан» НПО ПМ не удалось создать достаточный научно- технический и технологический задел для применения самых новых спутниковых платформ в негерметичном исполнении. Это отразилось и на результатах летных испытаний первого КА «Меридиан», на котором была отмечена разгерметизация космического аппарата. Далее КА «Меридиан» запускался: № 2 - 20 мая 2009 г. (выведен на нештатную орбиту, но использовался по целевому назначению вне системы); № 3 - 2 ноября 2010 г.; № 4 - 4 мая 2011 г., № 5 - 24 декабря 2011 г. (аварийный пуск с потерей КА), № 6 -14 ноября 2012 г.
В настоящее время интерес к использованию в РФ и в международных проектах спутников на ВЭО возрастает и проявляется на новом уровне. В частности, о планах использования таких спутников для целей радиовещания заявляло ФГУП «Космическая связь». А для комплексного геоинформационного обслуживания новых типов потребителей (осваивающих полезные ископаемые российского Севера и углеводородные запасы на шельфе в Северном Ледовитом океане) в рамках ФКП до 2015 г. предприятиями Рос- космоса предлагалась новая космическая система «Арктика». Предложения по участию в таких проектах разрабатываются АО «ИСС» - ведущим предприятием в мире по использованию спутников на ВЭО. За этим стоит уникальный, более чем 40-летний опыт непрерывного поддержания в эксплуатации многочисленной группировки спутников.
СОЗДАНИЕ ГЕОСТАЦИОНАРНОГО КА НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ТЕЛЕВЕЩАНИЯ ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ «ГАЛС»
В 1991 г. в НПО ПМ началось создание нового поколения КА НТВ - космического аппарата типа «Галс», который предназначался для работы в новом диапазоне частот Ки. В пределах зон обслуживания спутник «Галс» должен был доставлять ТВ-программы непо-
КА «Галс»
средственно на достаточно недорогие и компактные индивидуальные приемные устройства с антеннами-тарелками диаметром 1,5 м и даже до 0,6-1,0 м.
Первоначально предполагалось, что спутник «Галс» будет обеспечивать государственную программу НТВ по заказу Минсвязи СССР (и до конца 1991 г. программа финансировалась из госбюджета), а предполагаемыми потребителями услуг будут республики СССР. Однако с распадом СССР многое изменилось. Создание спутника продолжалось с учетом социально-экономических перемен и сопровождалось немалыми сложностями технического, экономического и организационного характера.
На КА «Галс» НПО ПМ наряду с использованием отработанных надежных элементов платформы ряда «КАУР-4» были введены не только новая полезная нагрузка, но и множество новых технических решений в бортовых обслуживающих системах. В частности, введена бортовая система коррекции орбиты для удержания спутника по широте и долготе с точностью до ±0,1 °. Для этого использовалась электрореактивная двигательная установка, апробированная на КА «Поток». В ОКБ «Факел» по заданию НПО ПМ была разработана двигательная установка коррекции 14Д61. В ДУ входили восемь двигателей, из них четыре - для коррекции в направлении «запад-восток» и четыре - для коррекции в направлении «север-юг». Использовались двигатели М-100, представляющие собой модернизацию двигателей М-70 в части повышения мощности и ресурса. Для ДУ 14Д61 (затем 202Е) «Полюс» создал СПУ 17М220. С точки зрения накопления опыта использования ЭРДУ на борту КА «Галс» стал важной вехой не только в отечественном, но и мировом космическом двигателестроении. Применение ЭРДУ, при уменьшении массы заправленной системы коррекции до величины 10-12 % от массы КА, позволило реально довести срок службы сибирских спутников на ГСО до 5-7, а затем до 10-12 лет.
От принятия решения о создании спутника «Галс» до его пуска прошло чуть более 3 лет. Срок был
365


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
рекордным с учетом всех обстоятельств того времени: полгода полного отсутствия финансирования на этапе изготовления и комплектации КА, возгорание в стапеле первого летного образца, трехмесячное ожидание очереди на пуск в суровых полигонных условиях того времени, падение, деформация элементов конструкции КА, выход из строя некоторой аппаратуры в процессе подготовки КА к стыковке с РБ и последующий ремонт.
На КА «Галс» впервые в стране успешно началась эксплуатация системы коррекции наклонения орбиты, КА впервые управлялся из нового гражданского ЦУП г. Железногорска, впервые в заводских и полигонных условиях использовалась автоматизированная система наземных испытаний, впервые наши специалисты создали антенны для такого высокого диапазона частот, с узкими (порядка 1 °) диаграммами направленности, впервые система наведения антенн, кроме прокачки по двум осям, могла осуществлять и поворот антенны, впервые из эксплуатационной точки стояния была проведена орбитальная юстировка системы наведения антенн. Конструкция и основные решения по механическим системам КА «ГАЛС» были положены в основу создания модуля служебных систем, на базе которого проектировались в дальнейшем спутники «Экспресс» и «Экспресс-А».
После многих сложностей изготовления, испытаний и подготовки на полигоне 20 января 1994 г. КА «Галс» все же был успешно выведен на орбиту и начал летные испытания. В 1996 г. был запущен на орбиту второй КА. Несмотря на некоторые неисправности, спутники «Галс» проработали на орбите 7,5 лет и 7,8 лет соответственно.
По официальным публикациям и оценкам специалистов, участвующих в эксплуатации спутников «Галс», в центре луча обслуживаемой зоны характеристика мощности излучения (ЭИИМ) составляла 56-57 дБВт, что значительно превышало значения мощности спутникового сигнала, необходимого для приема на 60-см «тарелку». Фирма «Нижтехпром» (г. Нижний Новгород) использовала даже наземную антенну размером 35 см. Антенны для приема сигнала КА «Галс» размером менее 40 см начали изготавливать также предприятие «Супрал» (г. Ульяновск) и другие фирмы.
На основе КА «Галс» в НПО ПМ была предпринята попытка создания современного и конкурентоспособного многоствольного КА «Галс-Р16», предназначенного для обслуживания территорий. Однако его создание было прекращено на этапе экспериментальной отработки опытных образцов из-за нехватки средств.
СОЗДАНИЕ ГЕОСТАЦИОНАРНОГО МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО ГРАЖДАНСКОГО КА СВЯЗИ И ТЕЛЕВЕЩАНИЯ «ЭКСПРЕСС»
В связи с необходимостью замены КА «Горизонт» (с 1992 г. производство этих КА в НПО ПМ прекращено) потребовалось создать новый многофункциональный телекоммуникационный спутник, отвечающий более высоким, современным требованиям. Таким спутником должен был стать КА «Экспресс», имеющий примерно в 2 раза большую пропускную способность, значительно больший срок службы (ресурсы всех бортовых систем), отвечающий требованиям по точности удержания своего положения на орбите как по долготе, так и по наклонению.
Первый КА «Экспресс» № 11 был выведен на орбиту 13 октября 1994 г. и размещен в точке над 14 °з.д. Космический аппарат «Экспресс» № 12 был запущен 26 сентября 1996 г. и размещен в точке стояния 80 °в.д. Запуск «Экспресса» № 12 проводился согласно Постановлению Правительства РФ № 508 от 23 апреля 1996 г. «Об обеспечении устойчивого функционирования спутниковой системы связи». Постановление предусматривало запуск в 1996 г. КА «Горизонт» № 44 и «Экспресс» № 12, а в 1997 г. - КА «Горизонт» № 45 и «Экспресс» № 13 и № 14. План 1996 г. был выполнен, но в 1997 г. не был запущен ни один из трех названных спутников. Причин было несколько. Первая - нехватка денег. Вторая (связанная с первой) - при эксплуатации первых двух «Экспрессов» были выявлены недостаточные надежность КА и эффективность целевого использования ретрансляционных комплексов. На двух запущенных «Экспрессах», вместе взятых, к началу 1998 г. вышли из строя 5 ретрансляторов из 24. Так, «Экспресс» № 12 среди прочих услуг связи позволил начать спутниковое
КА «Экспресс»
366


Глава 6
ТВ канала «НТВ Плюс» в Ku-диапазоне на Уральский регион, однако вскоре ретрансляторы диапазона Ки «сгорели», и вещание пришлось перенести на старый «Горизонт», а потом прекратить совсем.
Традиционные отечественные поставщики бортовых ретрансляторов к этому времени не могли предложить достаточно эффективные решения, и выпуск спутников семейства «Экспресс» был прекращен. После пусков первых «Галсов» и «Экспрессов» стало ясно, что НПО ПМ и смежные предприятия могут выживать и в условиях дальнейшего обострения конкуренции, но при этом они должны многое изменить и в технической, и в маркетинговой политике, причем суть, содержание этих изменений были во многом определены, проверены на практике, реально «нащупаны».
Создание гражданских геостационарных КА связи и телевещания «Экспресс-A» с использованием зарубежных ретрансляторов для экстренного восполнения отечественной гражданской орбитальной группировки по заказу ГП «Космическая связь»
На фоне «бумажного» спутникостроения 1990-х гг., в котором пытались участвовать многие фирмы, показательным примером успешного реального, ответственного и значимого сотрудничества для решения насущных (национального уровня) проблем стал проект спутниковой системы на базе телекоммуникационного КА «Экспресс-А» - первого в России с зарубежным ретранслятором на борту. Проект был реализован НПО ПМ в кратчайшие сроки и с убедительным результатом.
Начало не предвещало легкого успеха. Специалистам НПО ПМ и обновленной кооперации приходилось в срочном порядке исправлять ошибки в долгосрочном планировании и инвестиционной политике. Фактически НПО ПМ оказалось в почти проигранной ситуации, и предстояло решить почти невыполнимую задачу как по достижению выходных характеристикам КА, так и по срокам создания и ввода спутников в строй на ГСО. Даже имевшийся в НПО ПМ задел в части спутниковой платформы ле служил 100 %-й гарантией достижения на спутнике 7-летнего срока службы, поскольку новая зарубежная полезная нагрузка на спутнике «Экспресс-A» вносила большие инновационные риски. Еще большие вопросы вызывали сроки, в которые должна была быть выполнена работа: в такие сжатые сроки такого уровня сложности и надежности спутники не смог бы сделать никто не только в России (особенно в условиях реформ второй половины 1990-х гг.), но и за рубежом. Но НПО ПМ взялось за работу.
На базе платформы КА «Экспресс» было предложено решение установить ретранслятор иностранного
КА «Экспресс-А»
производства. В наше время такое решение стало почти стандартным для многих российских и зарубежных спутниковых проектов. Однако тогда это решение вызвало немало сомнений у сторонних наблюдателей. В первой половине 1997 г. представители ГПКС, НПО ПМ и Российского космического агентства провели серию переговоров с основными производителями спутниковых ретрансляторов в мире. Наибольший успех имели переговоры с французской фирмой Alcatel Espace.
КА получил название «Экспресс-А», где буква «А» означала производителя ретрансляционного комплекса - французскую фирму Alcatel. Планировалось, что три спутника «Экспресс-А» будут изготовлены и запущены с интервалом в 3 месяца, причем первый из них намечалось изготовить уже в марте 1999 г. и вывести в точку стояния 80 °в.д. в апреле-мае 1999 г. Затем за ним должны были последовать «Экспрессы-А» № 2 и № 3 соответственно в точки 11 °з.д., 53°в.д.
КА «Экспресс-А» был предназначен для телефонной, телеграфной, фототелеграфной связи на территории РФ, передачи программ центрального ТВ и радиовещания, организации межправительственной связи, телефонного, телеграфного, фототелеграфного обмена в интересах международного сотрудничества. Часть каналов на «Экспрессе-A» должна была использоваться Федеральным агентством правительственной связи и информации. В сентябре 1998 г. решением Государственной комиссии по радиочастотам при Госкомсвязи РФ Государственному предприятию «Космическая связь» были выделены дополнительные полосы радиочастот для спутниковой системы, было разрешено использовать полосы радиочастот 5725-6525 и 14000-14500 МГц (Земля - КА), 3400-4200 и 11450-11700 МГц (КА - Земля).
Запуски начались 27 октября 1999 г., но авария на участке работы второй ступени PH «Протон» привела к гибели КА «Экспресс-А» № 1. Но, благодаря грамотному и своевременному страхованию запуска, средства для создания нового КА «Экспресс-А» № 1R (№ 4) взамен утраченного нашлись, вот только время для его создания опять необходимо было отсчитывать
367


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
заново, по новым контрактам. Последующие успешные запуски КА «Экспресс-A» состоялись 12 марта 2000 г., 24 июня 2000 г., 10 июня 2002 г.
КА «Экспресс-А2» проработал на орбите более 12 лет, а «Экспресс-А1 R» - 10. По характеристикам пропускной способности, базе излучаемого сигнала КА более чем в 4 раза превосходили КА «Экспресс». Созданная на их основе трехспутниковая система успешно решила поставленный перед ней комплекс информационных задач национального масштаба. Были не только сохранены рабочие точки на ГСО, но стало возможным расширение и внедрение более совершенных новых спутниковых услуг. Например, с 2002 г. на этом спутнике ГПКС начало подачу TB-программ в цифровом формате. Уже с 2003 г. тарифы на цифровое ТВ были снижены в 4,2 раза по сравнению с действующими тарифами на те же услуги в аналоговом режиме. ГПКС начало помещать все федеральные ТВ-каналы в один транспондер, а сэкономленные 30-40 % емкости предлагать для коммерческого использования.
Создание первого сибирско-европейского геостационарного КА связи и телевещания SESAT по заказу европейского оператора EUTELSAT с участием зарубежной кооперации
Проект создания Сибирско-европейского спутника (Siberia Europa Satellite, SESAT) сложился в результате продолжающихся в НПО ПМ, несмотря на неудачу с проектом SovCanStar, поисков новых партнеров, но уже не по ту сторону Атлантики, а по эту - в Европе. Исторически и географически к России всегда были ближе и Франция, и Германия, и это нашло отражение в том, что в середине 1990-х гг. между нами начали складываться своеобразные мостики взаимных интересов. В проекте SESAT вошли в соприкосновение и сложно переплелись противоречивые факторы и интересы различных сторон: новые идеи, подчас казавшиеся нереальными; разные, казавшиеся малосовместимыми, технологии; разные культуры проектной деятельности, производства и образа жизни, рынков производства и потребления спутниковых услуг; разные страховые и фирменные традиции, подходы к инновациям и обеспечению качества; надежды на обретение новых возможностей для самореализации, достижения коммерческих и иных целей, разрешение одних проблем и появление проблем другого рода. Проект сопровождало сложное нагромождение рисков, каждый из которых даже в отдельности мог развалить проект. Поэтому во многом успех проекта основывался на энтузиазме, вере, упорстве и самоотдаче его участников. Проект российского спутника под непривычным названием SESAT выстоял и стал отправной точкой, базисом для последующего развития НПО ПМ
и надежной международной спутниковой кооперации. Если бы этого проекта не было, многое могло бы пойти в новейшей истории космической деятельности России по совсем иному пути, по иному сценарию.
Система ориентации для КА SESAT была создана на базе спутников «Поток», «Экспресс». Но вместо приборов ориентации на Землю и Солнце отечественного производства установлены ПОЗ и ПОС французской фирмы Sodern, а вместо двух приборов ориентации на Полярную звезду установлен блок инерциальных гироскопов. Инерциальная система позволяла получать информацию об отклонении КА (в т.ч. по рысканию), которая корректировалась по показаниям датчиков Земли и Солнца. Замена ППЗ на БИГ позволила снизить вес системы на 27,4 кг и даже улучшить эксплуатационные характеристики системы.
КА SESAT был запущен 18 апреля 2000 г. В кратчайшие сроки, к 13 мая того же года, были завершены с положительным результатом проверки на орбите всех бортовых систем модуля служебных систем. С положительным результатом 15 мая 2000 г. проведены включение на полную мощность 18 стволов бортового ретранслятора в первой конфигурации и первые измерения диаграмм направленности бортовых антенн на реальных зонах обслуживания спутника из точки стояния на геостационарной орбите 39 °в.д. (штатная эксплуатация велась затем из точки 36 °в.д.). В этой ответственной работе специалистами ЦУП НПО ПМ достигнуто полное взаимопонимание с говорящими на разных языках коллегами ЦУП EUTELSAT, находящегося в Париже, станций управления в Рамбуйе и в Бельгии, а также российского пункта управления в г. Гусь-Хрустальный. КА SESAT на орбите полностью оправдал возлагаемые на него надежды, успешно отработал в системе на ГСО положенные 10 лет и продолжает использоваться по целевому назначению до сих пор - уже более 14 лет.
ЧЕТВЕРТОЕ ПОКОЛЕНИЕ
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ
НА ГЕОСТАЦИОНАРНЫХ ОРБИТАХ
Создание геостационарных многофункциональных КА связи и телевещания «Экспресс-АМ» для кардинального обновления отечественной гражданской орбитальной группировки по заказу ГП «Космическая связь»
25 августа 2001 г. было принято Постановление Правительства РФ № 625 о реализации Концепции «О мерах по обеспечению государственной поддержки развертывания и функционирования гражданских спутниковых систем связи и вещания государственно-
368


Глава 6
I
КА типа «Экспресс-АМ»
КА «Экспресс-АМЗЗ»
го назначения». Для обеспечения глобальной связи и ТВ на всей территории РФ, обновления национальной спутниковой группировки за счет создания и запуска на орбиту телекоммуникационных спутников нового поколения «Экспресс-АМ» (типа SESAT) НПО ПМ были выданы государственные контракты на разработку, изготовление и поставку на орбите пяти спутников «Экспресс-АМ». Они вступили в силу 4 сентября 2001 г.
При разработке КА «Экспресс-АМ» система ориентации была заимствована с КА SESAT, но с полной переделкой программного обеспечения, т.к. на этих КА в качестве БЦВК использовалась немецкая машина фирмы Astrium вместо поставляемого из Украины УИВК «Салют-4». К этому времени НПО «Геофизика-Космос» по техническому заданию НПО ПМ уже разработало приборы ориентации на Солнце и на землю с 10-летним сроком активного существования, которые и заменили аналогичные приборы иностранного производства.
В течение 5 лет (2001-2005 гг.) НПО ПМ в полном соответствии с условиями заключенных контрактов разработало и изготовило КА «Экспресс-АМ22, -АМ11, -АМ1, -АМ2, -АМЗ». Первый спутник серии «Экспресс-АМ» под обозначением «АМ22» был запущен 23 декабря 2003 г. Далее без заминок были введены в строй на ГСО еще четыре КА этой серии.
С введением в эксплуатацию пятого по счету спутника серии национальная группировка гражданских космических аппаратов связи и вещания была успешно обновлена КА нового поколения «Экспресс-АМ». Новые мощные спутники позволили сохранить за Россией выделенный орбитально-частотный ресурс, более чем в 3 раза увеличили пропускную способность гражданской национальной спутниковой телекоммуникационной системы. Объемы, доступность, качество связи и телерадиовещания значительно возросли. О техническом прогрессе, достигнутом на спутниках «Экспресс-АМ», свидетельствует такой факт: по интегральной пропускной способности КА «Экспресс-АМЗ» примерно в 3000 раз превосходил КА типа «Молния-1», запущенный НПО ПМ в 1967 г., а спутники «Горизонт», запускаемые НПО ПМ с конца 1970-х гг., - более чем в 50 раз.
Примечательно, что первые пять спутников типа «Экспресс-АМ» строились в жесткие сроки и вводились в орбитальную группировку с интервалом от 3 до 6 месяцев. Это было показателем высокой квалификации и мобилизованности производства. Но позднее на орбите на некоторых КА этой серии проявились некоторые единичные дефекты в комплектующих элементах, на уровне приборов и бортовых систем, что отражало типичное для своего времени снижение качества всей продукции отечественного машиностроения. Тем не менее, национальная группировка этих КА была кардинально обновлена на основе собственных разработок и сохранила свое фундаментальное значение для страны до сих пор.
Благодаря КА серии «Экспресс-АМ», систему связи с КА в позициях на ГСО от 40° в.д. до 140° в.д. удалось наполнить тремя новыми транспондерами L-диапазона, 67 новыми транспондерами С-диапазона, 70 новыми транспондерами Ku-диапазона мощностью до 140 Вт и шириной полосы до 72 МГц (т.е. двойной пропускной способности). Весомый результат, достигнутый в рамках программы «Экспресс-АМ», предопределил ее дальнейшее развитие.
17 сентября 2004 г. между Мининформсвязи, Рос- космосом, ГПКС и НПО ПМ был подписан новый государственный контракт на изготовление двух новых геостационарных спутников связи «Экспресс-АМЗЗ» и «Экспресс-АМ44», оснащенных транспондерами с повышенной энергетикой для решения многих задач мультимедиа. Однако по независящим от нас причинам вступил в действие он не сразу.
Постановлением Правительства РФ № 635 от 22 октября 2005 г. была утверждена новая Федеральная космическая программа РФ на 2006-2015 гг. И лишь 1 июля 2006 г. вступил в силу госконтракт ФГУП «Космическая связь» с НПО ПМ на КА «Экспресс-АМЗЗ» и «Экспресс-АМ44». А спустя всего 18 месяцев с начала работ первый из этих двух човых КА «Экспресс-АМЗЗ»
369


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
был изготовлен и отправлен на космодром для подготовки к запуску (обычно на разработку и изготовление спутников такого класса отводится 27 месяцев и более).
28 января 2008 г. был запущен и начал функционировать на ГСО самый мощный на тот момент отечественный телекоммуникационный спутник «Экспресс-АМЗЗ», а 11 февраля 2009 г. «Экспресс-АМ44». Он мог быть запущен и ранее, но ГПКНЦ им. Хруничева запоздал с изготовлением попутного космического аппарата МД1 более чем на год (должен был обеспечить запуск своего легкого КА с АМ44 в декабре 2007 г.).
ПЯТОЕ ПОКОЛЕНИЕ РОССИЙСКИХ
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ
НА ГЕОСТАЦИОНАРНЫХ ОРБИТАХ
тели запустить в 2010 г., но потом запуск сдвинулся на начало 2012 г. Несколько ранее в ОАО «ИСС» на базе той же платформы пятого поколения «Экспресс-1000» были заказаны и построены два КА для зарубежных компаний-операторов спутниковой связи, которые доверили свои инвестиции сибирским спутникостроителям. Запуски КА AMOS-5 по заказу Израиля и Telkom-З по заказу Индонезии состоялись 11 декабря 2011 г. и 6 августа 2012 г.
КА «Ямал-ЗООК» создан ОАО «ИСС» на базе платформы типа «Экспресс-1000НТ», ПН включает 26 транспондеров С- и Ки- диапазонов. Одновременно с КА ОАО «ИСС» создало и НКУ для управления КА. Космический аппарат «Ямал-ЗООК» совместно с КА «Луч-5Б» 3 ноября 2012 г. успешно выведен на орбиту и введен в эксплуатацию.
«Ямал-ЗООК» и другие спутники на базе платформы «Экспресс-1000»
Второй национальный оператор космической связи ОАО «Газпром Космические системы» (ранее «Газком»), уже в 1990-е гг. начинавший операторскую деятельность на отечественном рынке спутниковой связи с использованием КА «Горизонт», в 2008 г. предполагал пополнить свою небольшую орбитальную группировку новыми КА связи типа «Ямал-300». Однако первоначально наметившееся сотрудничество по созданию этих КА с РКК «Энергия» разладилось, проект остановился. В связи с этим ОАО «Газпром Космические системы», используя собственные финансовые средства, отдало ОАО «ИСС» заказ на создание нового варианта КА «Ямал-ЗООК» на базе новой платформы средней размерности «Экспресс-1000Н». КА «Ямал-ЗООК» оператору нужен был как можно скорее, и его хо-
ГИБРИДНЫЕ СПУТНИКИ СВЯЗИ ДЛЯ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ШИРОКОПОЛОСНОГО ДОСТУПА В ИНТЕРНЕТ (HTS)
Создание первых отечественных многофункциональных геостационарных КА свпзи тяжелого класса типа HTS «Экспресс-АМ5», «Экспресс-АМб» по заказу ГП «Космическая связь» на базе платформы нового поколения «Экспресс-2000»
Предложения по созданию современных конкурентоспособных КА для предоставления услуг высокоскоростной широкополосной связи, услуг двустороннего доступа в Интернет разрабатывались ОАО «ИСС» в течение многих лет, в частности в начале 2000-х гг. в проекте «Тройка». Однако реальные потребности и заказы на создание таких мощных телекоммуникационных
КА «Ямал-ЗООК» КА «Экспресс-АМ5»
370


Глава 6
геостационарных КА в РФ сложились лишь в последнее время.
12 августа 2009 г. ФГУП «Космическая связь» подписало с ОАО «ИСС» контракт на создание и сдачу в эксплуатацию под ключ на ГСО самых мощных отечественных телекоммуникационных КА «Экспресс-АМ5» и «Экспресс-АМб». ОАО «ИСС» в данном проекте выступало не только генподрядчиком по орбитальной группировке, интегратором КА, но также и изготовителем спутниковой платформы и конструкции модуля полезной нагрузки. В качестве спутниковой платформы была выбрана новая, самая современная и мощная платформа ОАО «ИСС» тяжелого класса - «Экспресс-2000». Создание полезных нагрузок для данных КА было поручено канадской фирме MacDonald, Detwiller and Associates Ltd. (MDA). По требованиям контракта, канадские партнеры должны передать РФ в лице головного института Минсвязи - НИИ радио - современные технологии производства соответствующих полезных нагрузок.
В составе платформы использовались многофункциональные композитные сотопанели размерами 2,5 х 5,5 м (впервые в РФ), новое устройство поворота солнечных батарей, новые бортовые приборы управления функционированием бортовых системам и энергопитанием разработки ОАО «ИСС». На «Экспресс-АМб» впервые в РФ достигнуты беспрецедентно высокие выходные характеристики, которые ставят этот КА в один ряд с самыми современными КА (спутниками типа HTS) США и Европы.
КА «Экспресс-АМб» уже начал использоваться для расширения возможностей космической инфраструктуры, обеспечения населения восточных регионов страны доступным многопрограммным цифровым теле- и радиовещанием, включая телевидение высокой четкости, решения задач подвижной президентской и правительственной связи, ШПД в Интернет, предоставления пакета мультисервисных услуг (цифровое ТВ, телефония, видеоконференцсвязь, передача данных) и для создания сетей связи на основе технологии VSAT на территории Сибири и Дальнего Востока. Второй КА данного класса «Экспресс-АМб» запущен на орбиту 21 октября 2014 г.
СПУТНИКОВАЯ ТЕЛЕКОНФЕРЕНЦСВЯЗЬ, ТЕЛЕОБУЧЕНИЕ, ТЕЛЕМЕДИЦИНА
Космический аппарат «Луч-2»
В силу разных причин использование сложного инновационного КА-ретранслятора «Луч», как и КА «Поток», сложилось не вполне удачно. Их технические и эксплуатационные возможности оказались на то время
КА «Луч-2»
не до конца востребованными. КА по своим возможностям обогнали время, т.к. создавались в расчете на высокие темпы, интенсивность развития космической деятельности, а рыночные реалии 1990-е гг. в СССР и общий спад на рынках спутниковых услуг в мире спутали планы.
Поэтому Российским космическим агентством и Военно-космическими силами было принято решение о возможности частичного использования спутников ГККРС в коммерческих целях. Наряду с экспериментальной радиолинией через КА «Поток» между Москвой и Вашингтоном, НПО ПМ совместно с московским РНИИ КП и дочерней железногорской компанией «Меркурий ЛТД» была разработана система оперативного сбора и передачи информации через КА «Луч» в рамках советско-американского проекта «Телемедицина», направленного на оказание экстренной помощи при крупных стихийных бедствиях и катастрофах. Система хорошо зарекомендовала себя в процессе проведения экспериментов.
11 октября 1995 г. был выведен на орбиту КА «Луч-2». Бортовая ретрансляционная аппаратура КА была способна обеспечить значительно большую пропускную способность. Существенным отличием КА «Луч-2» от КА «Луч» было размещение двух раздельно функционирующих групп стволов, для чего в состав КА были введены две дополнительные антенны, приемная и передающая, которые тоже могли перенацеливаться в пределах зоны радиовидимости. Такое разделение позволяло использовать одну группу стволов исключительно для коммерческих целей, используя для этого все их ресурсы, а другую группу - для работы со станцией «Мир» или орбитальными КА типа «Буран», «Союз», «Прогресс» и РБ типа «ДМ», «Бриз», «Фрегат». При этом имелась возможность использования стволов второй группы также и для решения коммерческих задач (на вторичной основе).
371


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ КОСМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА РЕТРАНСЛЯЦИИ «ЛУЧ-М»
Космический аппарат «Луч-5»
С 2003 г. НПО ПМ начало разработку Многофункциональной космической системы ретрансляции на базе КК «Луч-М» с геостационарными КА-ретрансляторами среднего класса «Луч-5». КА серии «Луч-5» создаются АО «ИСС» на базе современной собственной спутниковой платформы нового поколения среднего класса «Экспресс-1000» со сроком службы 10 лет. Основное назначение МКСР «Луч-М» обеспечение обменов информацией с летающими на орбитах объектами PKT социально-экономического и, при необходимости, специального назначения.
КА «Луч-5» обеспечивает прием сигналов системы КОСПАС-SARSAT в P-диапазоне и ретрансляцию этих сигналов в L-диапазоне частот на наземный пункт приема информации. В этих же частотных диапазонах предусмотрена возможность сбора и передачи гидрометеорологической информации системы «Планета-С». Кроме того, КА «Луч-5А» обеспечивает прием в Ku-диапазоне частот и сигналов от наземного комплекса закладки и контроля системы дифференциальной коррекции и мониторинга, ретрансляцию их в L-диапазоне частот на станции потребителей ГНС «Глонасс».
Три космических аппарата типа «Луч-5» рассчитаны на эксплуатацию в трех зарегистрированных за РФ для ретрансляционных спутников точках ГСО: над Атлантическим, Индийским и Тихим океанами. Масса каждого КА и конструкционное исполнение выбирались так, чтобы их можно было запускать с космодрома Байконур РКН «Протон-М» / «Бриз-М» попарно с другими КА среднего класса в разных комбинациях.
Бортовые ретрансляционные комплексы для КА «Луч-5» созданы «ИСС» с участием красноярского НПП «Радиосвязь», московских НИИ Радио, РНИИ космического приборостроения,
НИИ прецизионного приборостроения, а также с участием зарубежных поставщиков составных частей ретрансляционной аппаратуры. Конструкция и служебные бортовые системы для КА «Луч-5» созданы «ИСС» совместно с кооперацией российских предприятий: бортовой интегрированный вычислительный комплекс НТЦ «Модуль» (г. Москва), приборы ориентации на Солнце, Землю и звезды - НПП «Геофизика-Космос» (г. Москва), бортовая аппаратура командно-измерительной системы - «РКС»
(г. Москва), солнечная и аккумуляторная батарея - НПО «Сатурн» (г. Краснодар), двигательная установка ориентации и коррекции - ОКБ «Факел» (г. Калининград), электромеханический исполнительный орган системы электропитания - НПЦ «Полюс» (г. Томск) универсальный контроллер аккумуляторной батареи - Ижевский радиозавод и др.
Основные инновационные технические решения, реализованные на спутниках «Луч-5» - новые раскрываемые антенны диаметром 4,2 м, снабженные прецизионными следящими электромеханическими приводами и спицами из композиционных материалов, радиотканью из позолоченной микропроволоки, конструкция КА на основе сотовых панелей со встроенными тепловыми трубами; система терморегулирования на основе тепловых труб; трехкаскадные фотопреобразователи солнечных батарей на основе арсенида галлия (мощность СЭЛ - 2,2 кВт); в системе ориентации - прибор ориентации на Землю статического типа; высокоточный звездный прибор и др. Космические аппараты «Луч-5А», «Луч-5Б», «Луч-5В» запущены 11 декабря 2011 г., 3 ноября 2012 г. и 28 апреля 2014 г. соответственно.
Два поколения отечественных КА-ретрансляторов типа «Поток» «Луч», создаваемые в НПО ПМ (в дальнейшем ОАО «ИСС» им. М.Ф.Решетнева, АО «ИСС» им. М.Ф.Решетнева) с 1980-х гг. до настоящего времени, выполняют важнейшие миссии в составе национальной орбитальной группировки, в течение 30 лет обеспечивают конкурентоспособность РФ в области развития наземно-орбитальной эффективной и гибкой спутниковой инфраструктуры ретрансляции информации в интересах различных потребителей.
КА «Луч-5Б»
372


Глава 6
РАЗРАБОТКА И СОЗДАНИЕ СРЕДНЕОРБИТАЛЬНЫХ КА «ГЛОНАСС-М», «ГЛОНАСС-К» И «ГЛ0НАСС-К2»
ДЛЯ ВОСПОЛНЕНИЯ И ОБНОВЛЕНИЯ ГЛОБАЛЬНОЙ НАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ГЛОНАСС
С 2002 г., после выхода Постановления Правительства РФ № 587 от 20 августа 2001 г. «О Федеральной целевой программе МГНСС ГЛОНАСС», началось адекватное финансирование работ по ее восстановлению и модернизации. Вся спутниковая кооперация во главе с НПО ПМ активно приступила к созданию нового КА «Глонасс-М» со сроком службы 7 лет и улучшенными ТТХ. Началось возрождение системы ГЛОНАСС. ФЦП «ГЛОНАСС» предусматриваются два этапа в развитии космического сегмента: первый - на основе спутников «Глонасс-М» с 7-летним сроком активного существования, второй - на основе спутников «Глонасс-К» с 10-летним САС.
По сравнению со спутниками «Глонасс», на КА «Глонасс-М», кроме уже упомянутых мероприятий (установка аппаратуры межспутниковой информационно-измерительной радиолинии (ВАМИ), нового бортового синхронизирующего устройства «Ракита», увеличения САС спутников до 7 лет), в соответствии с техническими заданиями и исходными данными, разработанными проектантами, дополнительно:
- установлена новая 20-литерная аппаратура ВИНС, спектры излучаемых частот в диапазоне 1,6 и 1,25 ГГц у которой сдвинуты соответственно на 4,5 и 3,5 МГц влево;
- установлены фильтры, уменьшающие внеполосные излучения до рекомендованного МКРЧ уровня;
- введен новый узкополосный навигационный сигнал в диапазоне L2 (1,25 ГГц) для гражданских пользователей с целью компенсации ими ионосферных задержек и соответственного повышения точности навигационных определений;
- ведена дополнительная информация в навигационных суперкадрах;
- с ±5 до ± 2 с доведением до 1 ° повышена точность ориентации панелей солнечных батарей на Солнце, а также исполь¬
зуется усовершенствованная однокомпонентная ДУ 14Д519, обеспечивающая требуемую высокую герметичность. За счет этих мероприятий уровень немодели- руемых (неучитываемых), ускорений, действующих на КА, уменьшен до величины 5*10-10 м/с2.
В штатном режиме поддерживается непрерывная ориентация:
- продольной оси КА на Землю - с погрешностью ±0,5 °;
- поперечной оси КА в плоскости Солнце - КА Земля (СОЗ) - с погрешностью ±0,5 °.
Высокая точность приведения КА к заданным параметрам орбиты (±0,05 с по драконическому периоду обращения, ±1 ° по аргументу широты) позволяет удерживать КА в орбитальных позициях с определенной при эскизном проектировании требуемой точностью (не хуже ±5 ° по аргументу широты) без коррекций в течение всего семилетнего САС КА. Система электропитания формирует электропитание бортовой аппаратуры с постоянной мощностью до 1450 Вт непрерывно на теневых и солнечных орбитах.
Бортовой комплекс управления на основе бортовой ЦВМ «Салют-32» обеспечивает информационную увязку с приборами по шинам MIL-STD-1553В и решает задачи управления, диагностики, обработки информации межспутниковой информационно-измерительной радиолинии, расчета эфемеридно-временной информации и формирования ЦИ в навигационных радиосигналах. Температурный режим в термоконтейнере поддерживается прецизионной системой терморегулирования, обеспечивающей стабильность, температуры ±5 °С в целом по термоконтейнеру и ±1 °С в местах установки бортовых стандартов частоты.
373


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
Первый КА «Глонасс-М» № 11 Л, разработанный и изготовленный в НПО ПМ, выведен на орбиту 10 декабря 2003 г. PH «Протон» с РБ «Бриз-М» в составе комбинированного блока (вместе с двумя КА «Глонасс» (№ 94 и № 95) предыдущей модификации с трехлетним САС). В начале 2012 г. орбитальная структура ГЛОНАСС была развернута навигационными КА «Глонасс-М» до штатного состава.
Наиболее узким местом системы ГЛОНАСС в настоящее время все еще остается наземный комплекс управления и, в первую очередь, его оснащение измерительными средствами и оконечной аппаратурой линий связи. Вопрос о необходимой модернизации НКУ встал на повестку дня еще в ходе зачетных испытаний ЕКНС «Ураган» со спутниками «Глонасс», т.е. уже тогда было ясно, что имеющихся в то время в составе НКУ измерительных средств (три станции КИС «Тамань-База-М» и одна станция запросно-беззапро- сных измерений СУИК) для управления и эфемеридно- временного обеспечения КА полностью развернутой орбитальной группировки явно недостаточно, тем более что свой технический ресурс они к тому времени практически уже выработали.
Тогда же генеральным Заказчиком (ГУКоС Минобороны) было принято решение начать в РНИИ КП разработку и ввести в состав НКУ три станции БИВС (беззапросные измерительно-вычислительные системы дм-диапазона) на НИП-14 (г. Щелково), НИП-4 (г. Енисейск) и НИП-20 (г. Комсомольск-на-Амуре), а также две запросные закладочно-измерительные станции сантиметрового диапазона на НИП-14 и НИП-20.
По разным причинам разработка и создание этих средств очень сильно затянулись. К тому же стало очевидным, что только с их помощью все равно не удастся обеспечить возросшие требования к точности и надежности эфемеридно-временного обеспечения. Поэтому НПО ПМ в инициативном порядке в кооперации с красноярским НИИ радиотехники при КГТУ и НПП «Радиосвязь» организовало параллельную разработку и изготовление аппаратуры беззапросной измерительной системы БИС. Аппаратура разработана на основе навигационного приемника МРК-33, работающего как по «военным», так и по открытым навигационным радиосигналам ГЛОНАСС, а также по открытому сигналу американской GPS.
Это стало тем более актуальным, что определенные еще на рубеже 1980-1990-х гг. и заложенные в аппаратуру станций сети БИВС характеристики (даже если бы они были достигнуты) в настоящее время уже не удовлетворяют возросшим требованиям к точности эфемеридно-временного обеспечения.
В настоящее время этой и модернизированной, работающей также и по сигналу L3, аппаратурой БИС
оснащаются пункты Наземного командно-измерительного комплекса Минобороны и объекты Военно-космической обороны в районе населенных пунктов Крас- нознаменск и Щелково Московской области, Воркута, Улан-Удэ, Якутск, Краснодар, Оленегорск (Кольский полуостров) и Нурек (Памир).
Кроме того, БИСы устанавливаются на трех российских антарктических станциях; также в состав измерительных средств НКУ планируется ввести три безза- просных измерителя разработки КБ «Навис», состыкованные с кванто-оптическими системами «Сажень-С» на НИП-14 (г. Щелково), НИП-20 (г. Комсомольск-на- Амуре) и в Алтайском оптико-лазерном центре.
Расширение сети беззапросных измерительных средств в НКУ «ГЛОНАСС» в перспективе до глобальной, обеспечивающей измерения текущих навигационных параметров с каждого спутника на протяженности всего витка и не менее чем с двух-трех беззапросных измерителей одновременно, позволит применить для эфемеридно-временного обеспечения более точные разностно-фазовые методы. Реализация этого позволит не только решить вопрос с достижением перспективной точности эфемеридно-временного обеспечения, но и осуществлять постоянный ежесекундный контроль достоверности навигационных сигналов (по мажоритарному принципу «2 из 3») всех навигационных КА и, при необходимости, доводить до пользователей «сигналы тревоги» за 6-10 секунд после возникновения неисправности (обеспечить т.н. целостность навигационного поля, заданную в ТТЗ и ТТТ, оперативным включением «сигналов тревоги» в состав навигационных данных, передающихся соответствующим КА).
Следующей (четвертой) модификацией навигационных спутников, в соответствии с ФЦП «ГЛОНАСС», является КА «Глонасс-К» с десятилетним сроком службы. Перед разработчиками этого КА, кроме разработки его в негерметичном исполнении и увеличения срока службы до 10 лет, были поставлены еще две трудносовместимые задачи: в соответствии с ТТЗ требовалось увеличить количество выполняемых им функций, а также почти вдвое уменьшить массу КА с тем, чтобы обеспечить возможность группового выведения шести КА носителем «Лротон» с РБ «Бриз-М» или двух КА носителем «Союз-2» с РБ «Фрегат».
В соответствии с утвержденным в 2009 г. «Тактикотехническим заданием на ОКР «ГЛОНАСС-МК», на КА этой модификации, кроме наличия на нем аппаратуры межспутниковой измерительно-информационной радиолинии (БАМИ) и аппаратуры и аппаратуры контроля за соблюдением договоренностей о запрещении испытаний ядерного оружия, возлагались дополнительные функции:
374


Глава 6
Навигационный многофункциональный спутник «Глонасс-К» с десятилетним САС
- излучение «открытого» навигационного сигнала с кодовым разделением в частотном диапазоне L3 (1,2 ГГц);
- излучение навигационного сигнала в частотном диапазоне (-15 ГГц) для определения специальными потребителями поправки курсоуказания (азимута фиксированного направления);
- обнаружение и ретрансляция сигналов аварийных радиобуев с объектов, терпящих бедствие.
Эскизный проект этого КА и навигационной системы в целом Межведомственной комиссией был рассмотрен в 2002 г., а дополнение к нему - в 2003 г. По ряду существенных оснований МВК признала нецелесообразным рассматривать в дальнейшем вариант выведения одновременно шести КА ракетой-носителем «Протон», тем более что к этому времени определилась стратегия развертывания орбитальной группировки спутниками «Глонасс-К», а она предполагает замену ими выработавших ресурс или отказавших КА предыдущих модификаций. Поэтому вариант с реализацией группового запуска одновременно шести КА «Глонасс-К» не был принят к исполнению. При этом вариант запуска двух навигационных КА носителем «Союз-2» с РБ «Фрегат» оставался актуальным. Однако реализация на этих КА, по сравнению с КА «Глонасс-М», дополнительно еще трех упомянутых задач (излучение сигнала в диапазоне L3, сигнала в частотном диапазоне 15 ГГц и ретрансляция аварийных сигналов на частотах 406/1544 МГц) привела к превышению суммарной массы блока из двух КА и энергетических возможностей PH «Союз-2» с РБ «Фрегат». Поэтому запуск первого КА «Глонасс-К» был произведен в «одиночном» варианте 25 февраля 2011 г. В настоящее время осуществляются летно-конструкторские испытания этого КА. После выведения на орбиту второго, доработанного, КА этого типа 1 декабря 2014 г. начата отработка уже в натурных условиях межспутниковых информационно-измерительных радиолиний с использованием бортовой аппаратуры межспутниковых измерений.
В то же время одним из разделов утвержденной в 2006 г. Минобороны и Роскосмосом «Программы обеспечения и повышения точностных и эксплуатационных характеристик МГНСС ГЛОНАСС на период до 2011 г.» предусматривалась модернизация излучаемых КА радионавигационных сигналов в направлении расширения номенклатуры сигналов и повышения их характеристик как в интересах санкционированных (специальных), так и гражданских пользователей. Это нашло отражение и в утвержденных в 2008 г. «Тактикотехнических требованиях к ГНС «ГЛОНАСС».
В этой связи в 2007 г. РНИИ КП была разработана, согласована и в начале февраля 2008 г. утверждена начальником ГШ ВС и руководителем Роскосмоса «Концепция развития навигационных сигналов глобальной навигационной системы ГЛОНАСС». Концепцией предусматривается дополнительно к четырем уже излучаемым КА «Глонасс-М» сигналам с частотным разделением в диапазонах L1 (1,6 ГГц) и L2 (1,25 ГГц) на последующих спутниках системы ГЛОНАСС ввести излучение еще шести. Энерговооруженность КА «Глонасс-К» (14Ф143) обеспечивает возможность излучения только двух дополнительных сигналов: одного с кодовым разделением и открытым доступом в диапазоне L3, и одного с санкционированным доступом в см-диапазоне для определения поправки курсоуказания. Введение этих сигналов было предусмотрено при разработке эскизного проекта и конструкторской документации на КА «Глонасс-К». Излучение же четырех остальных сигналов с кодовым разделением, в диапазонах L1 и L2, предусмотренных концепцией, потребует разработки и ЛКИ пятой модификации навигационного КА с большими, чем у КА
Перспективный многофункциональный навигационный спутник «Глонасс-К2» с двенадцатилетним САС и расширенным спектром излучаемых навигационных сигналов
375


Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
«Глонасс-К», массогабаритными характеристиками (КА «Глонасс-К2»). Эскизный проект этого спутника, а также дополнение к нему в настоящее время разработаны и рассмотрены Межведомственной комиссией.
Дальнейшие работы по системе ГЛОНАСС проводятся в рамках Федеральной целевой программы «Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС на 2012-2020 годы» (Постановление Правительства РФ № 189 от 3 марта 2012 г.). Основными задачами Программы являются:
1. Обеспечение возможности глобального применения системы ГЛОНАСС (как на территории Российской Федерации, так и за рубежом, т.е. по всей поверхности Земли, воздушного и околоземного космического пространства).
2. Поддержание системы ГЛОНАСС с гарантированными характеристиками навигационного поля на конкурентоспособном уровне.
3. Развитие системы ГЛОНАСС в направлении улучшения ее тактико-технических характеристик с целью обеспечения как перспективных требований видов ВС РФ, так и достижения и поддержания паритета с зарубежными навигационными спутниковыми системами (GPS, GALILEO, C0MPAS).
В рамках работ по этой Программе в части космического комплекса необходимо:
1. Разработать и провести летные испытания космического аппарата пятой модификации «Глонасс-К2» с улучшенными тактико-техническими характеристиками и расширенным составом навигационных сигналов.
2. Провести обновление состава орбитальной группировки системы ГЛОНАСС космическими аппаратами «Глонасс-К2».
3. Завершить модернизацию наземного комплекса управления и выполнение фундаментальных меропри¬
ятий по достижению перспективного уровня точности и оперативности эфемеридно-временного обеспечения (точность Всемирной геодезической сети, параметров геопотенциайа и вращения Земли, уклонения отвесной линии и др.).
Кроме введения четырех сигналов с кодовым разделением в диапазонах L1 и L2, на КА «Глонасс-К2» также предполагается реализация решения еще двух дополнительных задач в интересах санкционированных пользователей. Планируемый срок запуска первого КА «Глонасс-К2» - 2016 г., полное развертывание системы ГЛОНАСС этими спутниками - предположительно 2025 г.
На последующих этапах модернизации многоцелевой ГНСС ГЛОНАСС должны быть решены вопросы дальнейшего существенного повышения помехозащищенности навигационных сигналов, в т.ч. от организованного радиоэлектронного противодействия. Кроме того, предполагается также реализовать т.н. пространственный селективный доступ (ограничение свободного использования «открытых» сигналов в отдельных районах, например, в зонах возникновения локальных военных конфликтов). Решение этих проблем потребует использования на навигационных спутниках антенных фазированных решеток с электронным формированием мощности и направлений излучения навигационных сигналов. С их помощью, с одной стороны, представится возможность существенного узконаправленного локального, например, в зонах возникновения военных конфликтов, увеличения мощности излучаемых специальных сигналов для санкционированных пользователей, с другой - локального же ослабления сигналов с открытым доступом. Для этого потребуется разработка очередной модификации КА системы ГЛОНАСС («Глонасс-КЗ»).
376


Вместо эпилога. Предупреждение
ВМЕСТО ЭПИЛОГА. ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ
'l.d.Ефремов, Е.А.Зайцев, М.КНаикмя, КС.Ефреишёа
ОКОЛОЗЕМНЫЙ КОСМОС ПРЕВРАЩАЕТСЯ В ЗОНУ ОПАСНЫХ ПОЛЕТОВ
Миллиарды лет Земля вращалась вокруг Солнца с одним лишь спутником - Луной. Совсем недавно 65 лет назад - все изменилось. Запуск 4 октября 1957 г. первого советского искусственного спутника Земли открыл человечеству огромные перспективы космоса как для научных исследований, так и для прикладных задач: связи, разведки, навигации, метеорологии.
Казалось, космос огромен. Но это совсем не так. Не прошло и семидесяти лет - мгновение в историческом масштабе - и мы сталкиваемся с положением, когда летать становится небезопасно! В настоящее время в космическом пространстве находится более 23000 наблюдаемых и каталогизированных искусственных космических объектов размером более 10 см. Это как действующие космические аппараты, так и вышедшие из строя спутники и ступени ракет- носителей, обломки взорвавшихся или столкнувшихся аппаратов.
Особую тревогу вызывают более мелкие частицы, которых не видно и которых на порядки больше. И неуправляемое крошево таких несчитанных осколков летает со скоростями, по отношению к действующим спутникам, от 1000 до 15000 м/с! Представьте себе стальной шарик, объемом примерно 1 куб. см. Это пуля массой 7,9 г. Представьте кубик размерами 5*5*5 см это граната массой 1 кг.
Летая как угодно, в том числе на пересекающихся курсах, обломки представляют реальную угрозу космическим аппаратам. Последствия таких столкновений сложно смоделировать, экспериментально на земле не повторить, но легко предположить... Это как движение на автомагистрали без соблюдения правил, но с несусветными скоростями. И люди пока делают все, чтобы проблема усугубилась.
С начала XXI в. четыре страны провели испытания противоспутникового оружия. Первый - Китай, осуществивший 11 января 2007 г. эксперимент по перехвату собственного спутника на высоте 850 км. Испытание, образовав более 2600 крупных осколков, повысило загрязненность долгоживущим опасным мусором отно¬
сительно «чистых» и малонаселенных космическими аппаратами орбит сразу на 22%. За ним последовали США, уничтожив с земли 21 февраля 2008 г. экспериментальный спутник-«шпион» и произведя 174 крупных каталогизированных фрагмента орбитального мусора; Индия, в 2019 г. осуществившая испытания по перехвату своего спутника на высоте 300 км, распавшегося на 400 осколков.
И наконец, 15 ноября 2021 г. Россия провела испытания противоспутникового оружия. На орбите с перигеем 465 км и апогеем 490 км ракетой системы противоракетной обороны сбит отработавший свое спутник радиотехнической разведки «Космос-1408». Разрушение, подобное взрыву, произвело огромное количество мусора: на конец ноября 2021 г. сообщалось о 1500 только наблюдаемых крупных осколках пораженного спутника в диапазоне высот от 300 до 1100 км. Теоретически же разрушение аппарата массой 1 т может привести к появлению до 100 тыс. опасных 10-граммо- вых частиц. В течение дня 15 ноября 2021 г. на международной космической станции трижды объявляли об угрозе столкновения с космическим мусором. Экипажу пришлось несколько раз надевать скафандры и занимать места в космических кораблях на случай экстренной эвакуации.
Действия военных всех четырех стран по перехвату спутников объяснимы: отработать и продемонстрировать уровень технологий, улучшить переговорные позиции с потенциальным противником и т. д. Но не следует забывать и о негативных последствиях таких поступков - это антипример действия для остальных космических держав. Удивляет непрофессионализм или безразличие организаторов перехватов в отношении проблемы опасного засорения безвоздушного пространства.
Чтобы пояснить вышесказанное, вспомним историю. СССР, пионер в освоении космоса, являлся также первой страной в мире, разработавшей и поставившей на вооружение систему космического перехвата. С начала 1960-х гг. было запущено более 40 космических аппаратов системы «ИС» («истребитель спутников») разработки НПО машиностроения. Всему миру продемонстрированы возможности уничтожения спутников в космосе. При проведении испытаний, которые осуществлялись на высотах от 400 до 2030 км, спутник- истребитель выводился на орбиту мишени, сближался с ней, выстреливая облако «шрапнели».
377


Вместо эпилога. Предупреждение
Уже тогда задумывались о засорении космоса - предпочтительным являлось размещение истребителя перед мишенью по направлению движения, с выстрелом «назад», чтобы поражаемые частицы ускоренно спускались на Землю. В перспективе шрапнель должна была создаваться на основе разработанных быстроразлагаемых под воздействием солнечных лучей материалов.
Но, несмотря на снятие с боевого дежурства в 1993 г., до сих пор оставшиеся 18 космических аппаратов системы «ИС» и единичные осколки разрушенных спутников и мишеней еще сотни лет будут находиться в космосе. О системе можно прочитать, например, в книге «История развития отечественных автоматических космических аппаратов», третьем томе серии «Развитие отечественной ракетно-космической науки и техники» (М., «Столичная Энциклопедия», 2015 г.).
Известно, что с орбит до 200 км под действием остаточной атмосферы спутники и их фрагменты сходят быстро - в течение нескольких недель. С высоты 300 км - несколько месяцев, а с высоты 500 км - около 10 лет. В частности, макет КА «Кондор» разработки НПО машиностроения, запущенный в 2003 г. на высоту, близкую к орбите перехваченного «Космоса-1408» (458 км), сгорел в атмосфере Земли через 12 лет.
Летающие выше спутники утилизируются значительно дольше: с высоты 700 км - около 100 лет, с 1000 км - свыше 1000 лет, с высоты 1500 км - более 7000 лет!
Вспомним историю 1973 г. с разгерметизацией военной орбитальной станции «Салют-2» на высоте примерно 257 км в результате столкновения с обломками от взрыва последней ступени ракеты-носителя «Протон-К». Американские наблюдатели насчитали тогда 70 крупных фрагментов, разлетавшихся со скоростями до 300 м/с. Приращение орбитальной скорости на такой орбите на 100 м/с по направлению полета, в соответствии с правилами космической баллистики, дает увеличение апогея орбиты почти на 360 км. Такое же приращение скорости перпендикулярно направлению полета от Земли дает увеличение высоты на 100 км. А если при ударе скорость увеличена на 300 м/с? Осколки могут уйти к Земле, а могут и от нее, увеличив срок опасного нахождения в космосе на сотни и тысячи лет.
Все в военной сфере в космосе уже создано и испытано. Зачем повторять прошлое? Кроме того, США и СССР еще в 1960-е гг. разработали суперэф- фективное оружие, способное уничтожить спутники. Это высотные ядерные взрывы в космическом пространстве, создающие мощные электромагнитные импульсы и относительно долгоживущие искусственные радиационные пояса, массово сжигающие электронику спутников.
Сейчас самое пристальное внимание следует уделить гражданским покорителям и засорителям космоса. Реализуется проект запуска 4408 спутников Starlink компании SpaceX! Уже выведено 1842 аппарата, большинство из них - на орбиту высотой 550 км. Вторая часть группировки Starlink первого поколения будет содержать 7518 МКА. Группировка второго поколения, по некоторым данным, будет составлять до 30 тыс. спутников на орбитах в диапазоне высот от 328 до 614 км, размещаемых США без согласования с другими государствами. Таким образом, количество и масса выведенных аппаратов только группировки Starlink будут сопоставимы с количеством отслеживаемых сегодня обломков космического мусора, находящихся на орбитах.
А ведь развивается и европейский проект OneWeb по запуску 648 спутников интернет-связи на высоту около 1100-1200 км, и уже выведено 358 штук.
Через десятилетие эти аппараты выйдут из строя, став просто неуправляемым хламом и создав беспрецедентную загруженность узких орбитальных слоев космическим мусором, с неконтролируемым ростом числа столкновений. А параллельно будет проводиться возобновление группировок с новым ростом числа новых аппаратов на орбите.
Нагляден случай столкновения спутников на высоте 788 км в 2009 г.: российского «Космос-2251» и американского Iridium 33, - породивший более 600 только каталогизированных, крупных обломков.
Безрассудное замусоривание космоса приведет к тому, что жизненно важная для человечества сфера, обеспечивающая связь, телевидение, навигацию, будет потеряна. По данным российской модели загрязнения космоса автора А.И.Назаренко, представленной в ООН, уже в настоящее время при гипотетическом одномоментном прекращении космических запусков количество опасного мусора (наблюдаемого и малоразмерного) будет удваиваться каждые 5 лет за счет столкновений искусственных объектов. Но, как показывает жизнь, это, хоть и известно, не осознано.
В своих публикациях мы неоднократно предупреждали о необходимости прекращения бесконтрольного запуска космических аппаратов. Представляется рациональным аппараты, работающие на высотах до 500 км, оснащать тормозными устройствами активного типа (двигателями) или пассивного типа (аэродинамическими парашютами), обеспечивающими ускорение схода спутника с орбиты и сгорание в атмосфере Земли после завершения работы. Такие разработки в России есть.
Для высот более 500 км необходимо введение комплекса мер по повышению срока функционирования и утилизации отработавших космических аппаратов, в том числе:
378


Вместо эпилога. Предупреждение
- оснащение спутников двигателями увода с орбиты;
- рациональное размещение группировок спутников с ограничением рабочих плоскостей и высот полета;
- создание аппаратов с возможностью продления ресурса, ремонта и заправки в космосе, реализация схемы сбора спутников в компактных областях орбиты для обслуживания групп;
- создание маневрирующих аппаратов - ремонтных баз;
- при выводе новых спутников группировки - оснащение последних ступеней ракет-носителей средствами захвата и увода отработавших аппаратов.
Вышесказанное особенно относится к необходимости сохранения геостационарной орбиты - уникальной для цивилизации круговой орбиты на высоте 35786 км над уровнем моря. Это область космического пространства, где расположены космические системы связи, телетрансляции, разведки, и, находясь на которой, спутники как бы зависают над определенной точкой Земли. Для защиты такой орбиты необходим комплекс мер по продлению сроков работы спутников их ремонтом и дозаправкой, с последующим обязательным переводом отработавших свое аппаратов на расположенные ближе к Земле орбиты захоронения.
Помимо средств уменьшения космического мусора должны быть созданы и средства наблюдения за ним
из космоса, особенно за частицами размером меньше 10 см, которые не видны с Земли.
Очевидно, технические вопросы борьбы с мусором экономически затратны и пока коммерчески невыгодны. Необходимы объединенные усилия всех стран космического клуба, инициированные волевыми политическими решениями. Необходимо обязывать частные фирмы, запускающие космические аппараты или ракеты-носители, возвращать эти объекты после завершения миссии в атмосферу Земли. В случае выхода из строя спутников они должны быть сведены с орбиты космическими буксирами. Возможно, государствам придется вводить «утилизационный» или «экологический» сбор за мероприятия по уводу аппаратов с орбиты.
Должна быть выработана экономическая стратегия безопасного околоземного космоса. Стратегия должна стать международно признанной, а ее осуществление контролироваться Советом безопасности ООН. Российская Федерация может и должна выступить на международном уровне инициатором работ по защите космоса.
Настоящей статьей мы обращаемся к государственным мужам, инженерам, специалистам, простым гражданам всех стран. Надо немедленно заниматься сохранением космоса. Потом будет поздно!
379


Приложение 1
Приложение 1
ОБ АВТОРАХ, РЕДАКТОРЕ, СОСТАВИТЕЛЕ
АНДРЕЕВ Григорий Иванович
Генеральный директор АО «ЦНИРТИ им. академика А.И.Берга». Д.т.н., профессор.
АНШАКОВ Геннадий Петрович
С 2006 г. - заместитель генерального конструктора АО «РКЦ «Прогресс». Герой Социалистического Труда. Д.т.н., профессор. Член-корр. РАН. Лауреат Государственной премии СССР, Ленинской премии.
АХМЕТОВ Равиль Нургалиевич
С 2006 г. - первый заместитель генерального директора - генеральный конструктор начальник ЦСКБ АО «РКЦ «Прогресс». Д.т.н. Заслуженный конструктор РФ.
БАБКОВ Олег Игоревич
С 2004 по 2009 г. - первый заместитель директора программы, заместитель руководителя ОАО РКК «Энергия» им. С.П.Королева. Д.т.н.
БАРМИН Игорь Владимирович
С1993 по 2009 - генеральный директор и генеральный конструктор КБОМ им. В.П.Бармина.
С 2009 по 2017 г. - Генеральный конструктор по наземной космической инфраструктуре - заместитель генерального директора ФГУП «ЦЭНКИ». Д.т.н., профессор. Член-корр. РАН. Президент Российской академии космонавтики им. К.Э.Циолковского.
Лауреат Государственной премии СССР и премий Правительства РФ. Заслуженный деятель науки РФ.
380


06 авторах, редакторе, составителе
k '..Ч
Ун
БАХВАЛОВ Юрий Олегович БОРИСОВ Юрий Иванович,
С 2003 по 2015 г. - генеральный генеральный директор
конструктор - начальник КБ «Салют» Госкорпорации «Роскосмос»,
ГКНПЦ им. М.В.Хруничева. Д.т.н., профессор. доктор технических наук
Лауреат премии Правительства РФ.
БЫЧКОВ Алексей Михайлович
С1980 г. работает в АО «Корпорация «Комета». К.т.н. Лауреат премии Правительства РФ.
ВОВК Анатолий Васильевич
С 1978 г. - в НПО «Энергия» (РКК «Энергия» им. С.П.Королева). С 2008 по 2012 г. зам. ген. конструктора, гл. конструктор РКК «Энергия» им. С.П.Королева.
ГАФАРОВ Альберт Акрамутдинович
До 2022 г. - начальник сектора АО ГНЦ «Центр Келдыша». К.т.н. Лауреат Государственной премии СССР и премии Правительства РФ имени Ю.А.Гагарина в области космической деятельности.
ГОЛОВИН Юрий Макарьевич (1950-2018 гг.) Начальник отдела АО ГНЦ «Центр Келдыша». Д.т.н. Лауреат премии Правительства РФ имени Ю.А.Гагарина в области космической деятельности.
381


Приложение 1
ГОРБУНОВ Александр Викторович
Заместитель генерального директора по космическим комплексам АО «Корпорация «ВНИИЭМ». К.т.н. Действ, член АЭН РФ.
ДАВЫДОВ Георгий Викторович
С 1957 г. работает в АО «Корпорация «Комета».
К.т.н., доцент.
Лауреат Государственных премий СССР и РФ.
Ъ*А1
' ^ >
г
ДУЛЬНЕВ Лев Иванович
В1999-2000 гг. - ведущий научный сотрудник отдела РКК «Энергия» им. С.П.Королева. Лауреат Государственной премии СССР.
ЕФРЕМОВ Герберт Александрович
Герой Социалистического Труда.
Герой Труда Российской Федерации.
Почетный Генеральный директор Почетный Генеральный конструктор АО «ВПК «НПО машиностроения». К.т.н. Почетный академик Российской академии космонавтики им. К.Э.Циолковского.
ЕФРЕМОВА Виктория Сергеевна
Аспирант МГУ им. М.В.Ломоносова.
ЗАВЕЛЕВИЧ Феликс Самуилович (1939-2019) Начальник лаборатории АО ГНЦ «Центр Келдыша». Д.т.н. Лауреат Государственной премии СССР, премии Правительства РФ имени Ю.А.Гагарина в области космической деятельности.
382


06 авторах, редакторе, составителе
ЗАВОРА Юрий Иванович
Главный конструктор автоматических космических комплексов КБ «Салют» ГКНПЦ им. М.В.Хруничева. Заслуженный конструктор РФ.
ЗАЙЦЕВ Евгений Александрович
Заслуженный машиностроитель РФ.
О
ЗВЕРЕВ Павел Александрович
Инженер-конструктор проектного отдела АО «ВПК «НПО машиностроения».
ЗЕМСКОВ Евгений Федорович (1956-2010 гг.)
С1980 г. работал в РКК «Энергия» им. С.П.Королева: с 2001 по 2005 г. - начальник отдела, с 2005 по 2009 г. - заместитель начальника отделения.
ЗОЗУЛЯ Юрий Трофимович
С 1974 г. работает в АО «Корпорация «Комета». Заслуженный машиностроитель РФ.
ЗОТОВ Александр Иванович
Заместитель начальника научнотематического отдела АО «ЦНИРТИ имени академика А.И.Берга». Почетный радист. Заслуженный испытатель космической техники.
383


Приложение 1
ИЛЬИНА Ирина Юрьевна
Заместитель начальника научно-производственного комплекса «Космические комплексы»
АО «Корпорация «ВНИИЭМ».
КАВЕЛИН Сергей Сергеевич
Главный специалист КБ КА ГП «КБ «Южное» им. М.К.Янгеля». Действ, член РАКЦ. Лауреат Государственной премии СССР Заслуженный машиностроитель Украины. Почетный работник космической отрасли Украины.
КАЛОШИН Александр Михайлович КОЗЛОВ Дмитрий Александрович
С 1982 г. работает в РКК «Энергия» Начальник отдела АО ГНЦ
им. С.П.Королева. С 2013 г. - главный «Центр Келдыша». К.т.н.
конструктор, заместитель руководителя офиса управления проектами РКК «Энергия».
КОЗЛОВ Игорь Александрович КОЛЕСНИКОВ Николай Павлович
Ведущий инженер АО ГНЦ Главный конструктор по космическим и авиационным
«Центр Келдыша». системам - заместитель генерального директора
АО «ЦНИРТИ им. академика А.И.Берга».
384


Об авторах, редакторе, составителе
л
КОЛМЫКОВ Владимир Афанасьевич
Генеральный директор АО «НПО Лавочкина» К.т.н. Лауреат премии Правительства РФ. Залуженный машиностроитель РФ.
КОЛОКОЛОВ Алексей Александрович
С 2002 г. - начальник сектора научно-технического отдела проектирования космических аппаратов и космических комплексов, ведущий специалист ГП «КБ «Южное».
КОРНИЛОВ Юрий Петрович
Главный ведущий конструктор КБ «Салют» ГКНПЦ им. М.В.Хруничева. Заслуженный конструктор РФ.
КОРОЛЕВ Борис Васильевич
С 1992 г. - ведущий научный сотрудник РКК «Энергия» им. С.П.Королева. К.т.н.
КОШЛАКОВ Владимир Владимирович КРАВЕЦ Вадим Георгиевич
Генеральный директор АО ГНЦ «Центр Келдыша». Д.т.н. С 1999 г. - главный специалист
Заведующий кафедрой МФТИ «Тепловые процессы», РКК «Энергия». Д.т.н.
профессор. Председатель секции НТС ВПК по проблемам Лауреат Государственной премии СССР, ракетного двигателестроения и председатель секции НТС ГК «Роскосмос» по нанотехнологиям и наноматериалам.
385


Приложение 1
КРУТОВ Михаил Михайлович КУЗНЕЦОВ Эдуард Яковлевич
Заместитель генерального конструктора С1972 г. работал
по космическим и авиационным системам в АО «Корпорация «Комета».
АО «ЦНИРТИ им. академика А.И.Берга». Заслуженный машиностроитель РФ.
КУПРИЯНЧИК Петр Никитович
С 2004 г. - главный специалист РКК «Энергия». К.т.н.
\
А -А
ЛАБУТИН Юрий Михайлович
В 1998-2012 гг. - главный специалист РКК «Энергия».
Лауреат Государственной премии РФ.
ЛЕГОСТАЕВ Виктор Павлович (1935-2015 гг.)
С 1960 г. работал в ОКБ-1 (ЦКБЭМ, НПО «Энергия», РКК «Энергия» им. С.П.Королева), с 2014 по 2015 г. ■ генеральный конструктор. Академик РАН, РАКЦ, других академий. Лауреат Ленинской премии, Государственных премий СССР и РФ, премии Правительства РФ.
ЛОВЦОВ Александр Сергеевич
Заместитель генерального директора по космическим аппаратам и энергетике АО ГНЦ «Центр Келдыша». Доцент кафедры МФТИ. Член технического комитета по ракетным двигателям Международной астронавтической федерации. Лауреат премии Правительства РФ имени Ю.А.Гагарина в области космической деятельности.
386


Об авторах, редакторе, составителе
МАКРИДЕНКО Леонид Алексеевич МАЛИКОВ Александр Иванович
С 2005 - генеральный директор - генеральный Главный ведущий специалист АО «ВПК
конструктор ФГУП «НПП ВНИИЭМ». «НПО машиностроения».
С 2022 - заместитель генерального директора - Ветеран космонавтики России.
генеральный конструктор АО «Корпорация «ВНИИЭМ». Д.т.н. Действ, член РАКЦ, АЭН РФ.
Дважды лауреат премии Правительства РФ.
МИСНИК Виктор Порфирьевич МИХЕЕВ Олег Всеволодович
С1999 г. - генеральный директор - генеральный С 2007 г. - начальник отделения системного конструктор АО «Корпорация «Комета». проектирования КА ГКНПЦ им. М.В.Хруничева.
Д.т.н., профессор. Член НТО ВПК. Член Научного совета К.т.н. Ветеран космонавтики России, при Совете Безопасности РФ. Лауреат Государственной премии РФ. Заслуженный деятель науки РФ.
НИКУЛИН Антон Геннадиевич НОВИКОВ Георгий Николаевич
Начальник сектора АО ГНЦ С 1987 г. - начальник отдела НТИ,
«Центр Келдыша». К.т.н. главный специалист по научно-технической
информации Южного машиностроительного завода. Заслуженный машиностроитель Украины.
387


Приложение 1
ОСИПОВ Владимир Георгиевич ПАНКИН Максим Вячеславович
(1935-2013 гг.). Член Академии навигации
С1989 по 1999 г. - начальник сектора, и управления движением,
главный специалист РКК «Энергия» им. С.П.Королева. Д.т.н., профессор.
Заслуженный машиностроитель РФ.
ПЕРВОВ Михаил Андреевич ПЕТРОВ Вадим Иванович
Журналист и писатель. С 2006 г. - С1989 по 2000 г. - старший научный
генеральный директор и главный редактор сотрудник «РКК «Энергия».
Издательского дома «Столичная Энциклопедия». Лауреат Ленинской премии.
Член Союза журналистов Москвы и России. Действ, член РАКЦ. Лауреат премии Правительства РФ имени Ю.А.Гагарина в области космической деятельности.
ПЕТРОВ Николай Константинович
С 2008 г. - заместитель генерального конструктора, руководитель Научно-технического центра РКК «Энергия». Д.т.н.
ПЕТРУШИН Александр Васильевич
Главный конструктор космических систем и комплексов АО «Корпорация «ВНИИЭМ».
388


Об авторах, редакторе, составителе
ПОЛЯЧЕНКО Владимир Абрамович
Главный научный сотрудник Научно- исследовательского центра истории АО «ВПК «НПО машиностроения». К.т.н. Заслуженный испытатель космической техники. Ветеран космонавтики России.
ПОСТНИКОВ Игорь Юрьевич
Ведущий конструктор АО «ВПК «НПО машиностроения».
РАДЧЕНКО Эдуард Тимофеевич
В 1996-2013 гг. - заместитель генерального конструктора по пилотируемым космическим комплексам КБ «Салют» ГКНПЦ им. Хруничева. Трижды лауреат премии Правительства РФ. Заслуженный конструктор РФ.
САВЕЛЬЕВ Борис Иванович
Работал ведущим инженером-конструктором проектного отдела АО «ВПК «НПО машиностроения».
СЕМЕНОВ Юрий Павлович
Герой Социалистического Труда. Академик РАН.
В 1994-2005 гг. - президент РКК «Энергия» им. С.П.Королева, генеральный конструктор, руководитель Головного КБ РКК «Энергия». Лауреат Ленинской премии, Государственных премий СССР и РФ. Заслуженный деятель науки РФ.
о
ЛЯГ*,
42%
СИНЕЛЫЦИКОВ Валерий Владимирович
С 1962 г. работает в АО «Корпорация «Комета». Лауреат Государственных премий СССР и РФ.
389


Приложение 1
СМИРИЧЕВСКИЙ Леонард Дмитриевич
Начальник Научно-исследовательского центра истории АО «ВПК «НПО машиностроения». К.т.н. Заслуженный испытатель космической техники.
Ветеран космонавтики России.
СОКОЛОВ Борис Александрович
С 2007 г. был советником президента РКК «Энергия» Действ, член РАКЦ и Международной академии астронавтики. Д.т.н., профессор.
Лауреат Ленинской и Государственной премий СССР, премии Правительства РФ. Заслуженный деятель науки РФ.
СОЛОВЬЕВ Владимир Алексеевич СОТНИКОВ Борис Иванович
Дважды Герой Советского Союза. Летчик-космонавт С 2001 г. - заместитель
СССР. С 2009 г. - первый заместитель генерального руководителя НТЦ РКК
конструктора РКК «Энергия» им. С.П.Королева. «Энергия» им. С.П.Королева. К.т.н.
Академик РАН. Лауреат Государственной Заслуженный машиностроитель РФ.
премии СССР.
СТОРОЖ Александр Дмитриевич
С 2008 г. - первый заместитель генерального конструктора АО «РКЦ «Прогресс».
Заслуженный машиностроитель РФ.
ТАНЮШИН Борис Акимович
(1938-2013 гг.)
С1995 по 2013 г. - заместитель начальника отдела - начальник сектора РКК «Энергия» им. С.П.Королева. Заслуженный машиностроитель РФ.
390


06 авторах, редакторе, составителе
ТАРАРИН Лев Николаевич ТЕСТОЕДОВ Николай Алексеевич
Заместитель начальника Генеральный конструктор,
проектного отдела АО «ВПК в 2006-2022 гг. - генеральный директор,
«НПО машиностроения». генеральный конструктор АО «ИСС». Д.т.н.,
профессор. Академик РАН. Лауреат премий Правительства РФ, Государственной премии РФ. Заслуженный деятель науки РФ.
ТИМЧЕНКО Владимир Александрович
(1931-2005 гг.)
С 1954 по 2005 г. работал в ОКБ-1 (РКК «Энергия» им. С.П.Королева).
Д.т.н. Лауреат Государственной премии СССР. Заслуженный машиностроитель РФ.
ТИЩЕНКО Владимир Анатольевич
Начальник научно-исследовательского центра космических и авиационных систем РЭН АО «ЦНИРТИ им. академика А.И.Берга».
ТРАВНИКОВ Роман Игоревич
Ведущий инженер АО ГНЦ «Центр Келдыша».
ХАТУЛЕВ Валерий Александрович
Заместитель генерального конструктора КБ «Салют» ГКНПЦ им. М.В.Хруничева. Заслуженный конструктор РФ.
391


Приложение 1
ХОМЯКОВ Михаил Степанович
(1921-2002 гг.).
С 1987 по 1995 г. - научный консультант РКК «Энергия» им. С.П.Королева. К.т.н. Лауреат Ленинской премии.
ЧЕРНОБЕЛЬСКИИ Гавриил Григорьевич
С 1963 г. работал в АО «Корпорация «Комета». К.т.н. Заслуженный машиностроитель РФ.
ЧЕРТОК Борис Евсеевич
(1912-2011 гг.)
Герой Социалистического Труда. Ученый, конструктор. С 1947 г. - в ОКБ-1 НИИ-88 (РКК «Энергия» им. С.П.Королева). Академик РАН. Лауреат Ленинской и Государственной премии СССР.
ЧУРКИН Александр Львович
Главный конструктор космических систем и комплексов АО «Корпорация «ВНИИЭМ». К.т.н. Лауреат премии Правительства РФ.
ШАБАРОВ Евгений Васильевич (1922-2003 гг.) Герой Социалистического Труда.
С 1946 г. работал в ОКБ-1 (РКК «Энергия» им. С.П.Королева). С 1984 по 1998 г. - заместитель руководителя комплекса НПО «Энергия». Лауреат Ленинской премии.
392


Литература
Приложение 2
ЛИТЕРАТУРА
Авдуевский B.C., Головин Ю.М., Завелевич Ф.С., Лихушин В.Я., Маров М.Я., Мельников Д.А., Мерсон Я.И., Мошкин Б.Е., Разин К.А., Чернощеков Л.И., Экономов А.П. Предварительные результаты прямых измерений лучистых потоков от Солнца в атмосфере и на поверхности Венеры со спускаемых аппаратов «Венера-9» и «Вене- ра-10» / Доклады АН СССР. -1976. - Т. 229, № 3. - С. 579-582.
Автоматические космические аппараты для фундаментальных и прикладных научных исследований / Под общ. ред. д.т.н., проф. Г.М.Полищука и д.т.н., проф. К.М.Пичхадзе. - М.: МАИ-ПРИНТ, 2010.
Адасько В.И., Салихов Р.С. Проблемы совместимости зарубежной научной аппаратуры и КА «Метеор-3». Труды ВНИИЭМ. Т. 91.-М., 1989 г.
Андреев Г.И., Зотов А.И., Крутов М.М., Юрьев И.А. Сверху видно все // Воздушно-космический рубеж. 2017.-№11.
Асмум В.В., Дядюченко В.Н. и др. Развитие космического комплекса гидрометеорологического обеспечения на базе геостационарных спутников серии «Электро-Л»// Вестник ФГУП «НПО им. САЛавочкина». - 2012. - № 1.
Байдаков С.Г., Бахтин Б.И., Гафаров А.А., Косов А.В. Комплекс экспериментальных установок для обоснования эффективности систем аэродинамического разрушения космических ядерных источников энергии. Отраслевая юбилейная конференция «Ядерная энергетика в космосе». Обнинск, 1990.
Бондарев Ю.С., Зотов А.И., Караваев М.Н., Крутов М.М., Лебедь А.А., Нефедов С.И., Юрьев И.А. Высокая слава России // Информационный проект: К 55-летию полета Германа Титова в космос, к 70-летию ПАО «РКК «Энергия». - М.: РИЦ «Курьер Медиа», 2016.
Бондарев Ю.С., Зотов А.И., Шпак А.В. На передовых рубежах создания космической техники // История науки и техники. - 2013. - № 6. - С. 22-31.
ВНИИЭМ - 70 лет истории предприятия / Под редакцией ЛАМакриденко. - М., 2011.
Гафаров А.А., Головин Ю.М., Ильина А.Ю., Кошлаков В.В. и др. НПО им. САЛавочкина и Центр Келдыша - вместе на пути создания авиационной, ракетной и космической техники // Вестник НПО им. САЛавочкина. - 2017. №2.-С. 92-100.
Гафаров А.А. Ядерная энергия в космосе: безопасность гарантирована // Новости космонавтики. - 2004. № 9. - С. 42-45.
Гетман М., Раскин А. Военный космос: без грифа секретно. - М.: Фонд «Русские Витязи», 2008.
Головин Ю.М. Оптические свойства поверхности Венеры: зависимость альбедо от длины волны // Космические исследования. -1979. - Т. 17, № 3. - С. 471-474.
Головин Ю.М., Завелевич Ф.С., Никулин А.Г. и др. Бортовые инфракрасные фурье-спектрометры для температурно-влажностного зондирования атмосферы Земли // Исследование Земли из космоса. - 2013. - № 6.
Горшков О.А., Муравлев В.А., Шагайда А.А. Холловские и ионные двигатели для космических аппаратов. - М.: Машиностроение, 2008.
Государственный космический научно-производственный центр имени М.В.Хруничева. Филевские орбиты. Книга вторая. - М., 2006.
Гусев А.А., Ильина И.Ю., Саульский В.К., Чуркин А.Л. Опыт разработки космической платформы для космических аппаратов «Метеор» // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. - Т. 135. - 2013. - № 4.
Демьяненко Д.Б., Дуды рев А.С., Ефанов В.В. // Принципы проектирования малых космических аппаратов. Космические исследования. -1994. - Т. 32. - № 5.
Диалектика технологий воздушно-космической обороны. - М.: Столичная энциклопедия, 2011.
Ефанов В.В., Мартынов М.Б. Космические комплексы научно-производственного объединения им. САЛавочкина для фундаментальных прикладных исследований // Полет. - 2013. - № 8.
Журавин. Днепропетровская «Целина» // Новости космонавтики. - № 8 (295). Том 17. Август, 2007.
393


Приложение 2
Земляное А.Б., Коссов Г.Л., Траубе В.А. Система морской космической разведки и целеуказания (история создания).-СПб., 2002.
Зотов А.И., Лебедь А.А., Лобанов B.C., Солдатов В.П., Шпак А.В., Юрьев И.А. Создание космических систем радиоэлектронного наблюдения в ЦНИРТИ имени академика А.И.Берга// История отечественной радиолокации. М.: Столичная энциклопедия, 2015.
Зотов А.И., Лебедь А.А., Шпак А.В. Космическая система радиоэлектронного наблюдения «Лиана» // История науки и техники. - 2013. - № 6. - С. 17-21.
Зотов А.И., Лобанов Б.С., Шпак А.В. Основные этапы создания и развития отечественных космических систем радиоэлектронного наблюдения // История науки и техники. - 2013. - № 6. - С. 13-16.
Иосифьян А.Г. Электромеханика в космосе // Новое в жизни, науке, технике. - М.: Знание, 1977. - № 3.
Исследовательский центр имени М.В.Келдыша. 70 лет на передовых рубежах ракетно-космической техники / Редкол.: А.С.Коротеев, А.А.Гафаров, О.А.Горшков и др. - М.: Машиностроение, 2003.
История развития отечественных автоматических космических аппаратов. - М.: Столичная энциклопедия, 2015.
Коротеев А.С., Гафаров А.А. Могучий сплав теории и практики (к 100-летию со дня рождения М.В.Келдыша) // Природа. - 2011. - № 2. - С. 25-33.
Космические аппараты «Канопус-В» № 1 и БКА - пионерская разработка ОАО «Корпорация «ВНИИЭМ» // Специальное приложение к журналу «Российский космос». - М.: ОАО «Издательство «МАКД», 2012.
Космический комплекс гидрометеорологического и океанографического обеспечения «Метеор-ЗМ» с космическим аппаратом «Метеор-М» № 1 // Справочные материалы / Под. ред. Л.А.Макриденко, С.Н.Волкова, Ю.В.Трифонова и др. - М.: ФГУП «НЛП ВНИИЭМ», 2009.
Космический комплекс гидрометеорологического и океанографического обеспечения «Метеор-ЗМ» с космическим аппаратом «Метеор-М» № 2 / Под. ред. ЛАМакриденко, С.Н.Волкова и др. - М.: ОАО «Корпорация «ВНИИЭМ», 2014.
Космический комплекс оперативного мониторинга техногенных и природных чрезвычайных ситуаций «Канопус-В» с космическим аппаратом «Канопус-В» № 1 / Под ред. К.А. Боярчука, С.Н.Волкова, А.В.Горбунова и др. - М.: ФГУП «НЛП ВНИИЭМ», 2011.
Космический полет НПО им. САЛавочкина / Под общ. ред. д.т.н., проф. К.М.Пичхадзе и д.т.н., проф.
В.В.Ефанова. - М.: МАИ-ПРИНТ, 2010.
Кошлаков В.В., Гафаров А.А. РНИИ. Реактивный научно-исследовательский институт. - М.: Центр Келдыша, 2021.
Кошлаков В.В., Губертов А.М., Гафаров А.А. Выдающийся деятель отечественной ракетно-космической науки и техники (к 100-летию со дня рождения В.Я.Лихушина) // Полет. - 2018. - № 8. - С. 49-56.
Кошлаков В.В. Исследовательский центр имени М.В.Келдыша: 85 лет свершений // Полет. -2018. -№10.-С. 3-13.
Кошлаков В.В. Сотрудничество НПО имени С.А.Лавочкина и Центра Келдыша - вчера, сегодня, завтра // Вестник НПО имени С.А.Лавочкина. - 2022. - № 2.
Ловцов А.С., Селиванов М.Ю., Томилин Д.А., Шагайда А.А., Шашков А.С. Основные результаты разработок Центра Келдыша в области ЭРДУ // Известия Российской академии наук. Энергетика. - 2020. - № 1. С. 3-20.
Макриденко Л.А., Волков С.Н., Горбунов А.В., Ходненко В.П. «Метеор» - базовый аппарат космической метеорологической системы первого поколения // Вопросы электромеханики. Труды НПП ВНИИЭМ. - 2013. - Т. 134. - № 3.
Макриденко Л.А., Волков С.Н., Горбунов А.В., Ходненко В.П. Начало отечественной космической метеорологии // Вопросы электромеханики. Труды НПП ВНИИЭМ.-2012.-Т. 131.-№5.
Макриденко Л.А., Волков С.Н., Горбунов А.В., Ходненко В.П., Салихов Р.С. Государственная метеорологическая космическая система «Метеор-2» // Вопросы электромеханики. Труды НПП ВНИИЭМ. - 2013. Т. 137. - № 6.
Макриденко Л.А., Волков С.Н., Горбунов А.В., Ходненко В.П., Салихов Р.С. Оперативный метеорологический космический аппарат второго поколения «Метеор-2» // Вопросы электромеханики. Труды НПП ВНИИЭМ. - 2013. Т. 136.-№5.
Макриденко Л.А., Волков С.Н., Горбунов А.В., Ходненко В.П. Программа «Метеор-Природа» // Вопросы электромеханики. Труды НПП ВНИИЭМ. -2014. - Т. 139.
Маров М.Я., Хантресс У.Т. Советские роботы в Солнечной системе, технологии и открытия. - М.: Физматлит, 2013.
От «Омеги» к космическим метеорологическим системам // Космический бюллетень. -1998. - Т. 5. - № 4.
Первый пилотируемый полет. Российская космонавтика в архивных документах. В 2 книгах / Под ред. ВАДавыдова. - М.: Родина МЕДИА, 2011.
394


Литература
Полищук Г.М., Пичхадзе К.М., Ефанов В.В., Мартынов М.Б. Космические модули комплекса «Фобос-Грунт» для перспективных летательных станций // Вестник НПО им. С.АЛавочкина. - 2009. - № 2.
Полищук Г.М., Пичхадзе К.М., Ефанов В.В., Моишеев А.А. Космические аппараты для фундаментальных научных исследований // Полет. - 2006. - № 8.
Потюпкин А., Макаренко Д. На орбитальных рубежах. - М.: Academia, 2008.
Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С.П.Королева / Под общ. ред. Ю.П.Семенова. - М., 1996.
Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С.П.Королева в первом десятилетии XXI века (2001-2010) / Под общ. ред. В.А.Лопоты - М.: РКК «Энергия», 2011.
Раушенбах Б.В. Постскриптум / Лит. запись И.Сергеевой. - М.: Пашков дом, 1999.
Садовничий В.А., Панасюк М.И., Бобровников С.Ю. и др. Первые результаты исследования космической среды на спутнике «Университетский - Татьяна» // Космические исследования. - 2007. - № 45.
Самарские ступени «Семерки». ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс». - Самара, 2011.
Советская космическая инициатива в государственных документах. 1946-1964 гг. / Под ред. Ю.М.Батурина. М.: РТСофт, 2008.
Создание космического комплекса наблюдений геофизических параметров ионосферы, верхних слоев атмосферы, околоземного космического пространства. Технические предложения. - М.: ВНИИЭМ, 2008. Книга 1.
Стратегические ракетные комплексы наземного базирования / Под ред. С.Н.Шевченко, В.В.Линник и др. - М.: Военный парад, 2007.
Творцы и созидатели. Ода коллективу. ОАО «Военно-промышленная корпорация «НПО машиностроения». М.: Бедретдинов и Ко, 2009.
Творческое наследие академика Сергея Павловича Королева. - М.: Наука, 1980.
Трифонов Ю.В. Космические аппараты дистанционного зондирования Земли. - М.: ФГУП «НПП ВНИИЭМ», 2008.
Трифонов Ю.В. Состояние и перспективы создания НПП ВНИИЭМ космических аппаратов оперативного наблюдения и дистанционного зондирования земли и атмосферы. Труды НПП ВНИИЭМ. - 2001. - Т. 100.
Успехи СССР в исследовании космического пространства. Первое космическое десятилетие. 1957-1967. - М.: Наука, 1968.
Фобос-Грунт. Проект космической экспедиции / Автор-сост. В.В.Ефанов. - М.: ФГУП «НПО им. С.А.Лавочкина», ИКИ РАН.-Т. 1.-2011.
Хартов В.В., Авдеев В.Ю., Кардашев Н.С. и др. Космическая миссия «Радиоастрон». Первые результаты // Вестник НПО им. С.АЛавочкина. - 2012. - № 3.
Хартов В.В., Романов В.М., Пичхадзе К.М. Вся жизнь Главного конструктора научных автоматических космических комплексов Георгия Николаевича Бабакина // Вестник НПО им. С.АЛавочкина. - 2014. - № 4.
Хендрикс В. Рождение «Метеоров» // Новости космонавтики. - 2004. - № 6,7.
Хренов Б.А., Гарипов Г.К., Климов П.А и др. Быстрые вспышки электромагнитного излучения в верхней атмосфере // Космические исследования. - 2008. - Т. 46.
Центральный научно-исследовательский институт «Комета». - М.: Оружие и технологии, 2003.
ЦНИРТИ 65 лет: Сб. ст. - М.: ФГУП «ЦНИРТИ», 2008.
ЦНИРТИ 70 лет: Сб. ст. - М.: ФГУП «ЦНИРТИ», 2013.
ЦНИРТИ 75 лет: Сб. ст. - М.: АО «ЦНИРТИ им. академика А.И.Берга», 2018.
Черток Б.Е. Ракеты и люди. - М.: РТСофт, 2007.
Экспериментальный научно-исследовательский малый космический аппарат «Университетский - Татьяна-2»: справочные материалы / Под редакцией Л.А.Макриденко, С.Н.Волкова, М.И.Панасюка, К.А.Боярчука,
А.В.Горбунова. - М.: ФГУП «НПП ВНИИЭМ», 2009.
60 лет самоотверженного труда во имя мира. Федеральное государственное унитарное предприятие «Научно- производственное объединение машиностроения». - М.: Оружие и технологии, 2004.
60 лет ЦНИРТИ. 1943-2003: Сб. ст. - М., ФГУП «ЦНИРТИ», 2003.
Angelo J.A., Buden D. Space Nuclear Power. - Orbit Book Company. Inc. Malabar, Florida. 1985.
D. Lev, R.M. Myers, K.M. Lemmer, J. Kolbeck, H. Koizumi, K. Polzin, The technological and commercial expansion of electric propulsion, Acta Astronautica (2019). DOI: https://doi.Org/10.1016/j.actaastro.2019.03.058.
395


Приложение 3
Приложение 3
СОКРАЩЕНИЯ
АБ - аккумуляторная батарея
АВУ - астровизирное устройство
АДУ - автономная двигательная установка
АЗ - аппаратура зондирования
АЗ - аэростатный зонд
АИСТ - автоматизированная испытательная система тестирования
АКА - автоматический космический аппарат
АКК - автоматический космический комплекс
АЛС - автономная (автоматическая) лунная станция
АЛТ - атомно-лучевая трубка
АМС - автоматическая межпланетная (марсианская)
станция
АН СССР - Академия наук СССР
АО - агрегатный отсек
АО - акционерное общество
АП - автомат питания
АПК - аппаратно-программный комплекс
АППИ - автономный пункт приема информации
АПР - автоматическое поддержание работоспособности
АР - арифметический расширитель
АРБ - аварийный радиобуй
АС - автоматическая станция
АС - аномальная ситуация
АСН - автономная система навигации
АСОТР - автономная система обеспечения теплового
режима
АСПГ - автоматическая стабилизированная платформа АССОИ - автоматизированная система сбора и обработки информации
АСУ - автоматизированная система управления АСУ КА - автоматизированная система управления космическим аппаратом АТ - азота тетроксид ATT - аксиальная тепловая трубка АУОС - автоматическая универсальная орбитальная станция
АФАР - активная фазированная антенная решетка АФУ - антенно-фидерное устройство АЦП - аналого-цифровое преобразование Ач - ампер-час
АЭН РФ - Академия электротехнических наук Российской Федерации БА - бортовая аппаратура
БАМИ - бортовая аппаратура межспутниковых измерений БАО - бортовая аппаратура обнаружения БАПИ - бортовая аппаратура передачи информации БАС - блок автоматики и стабилизации напряжения БАТМ - блок автоматики тяговых модулей
ББ - боевой блок
БВК - бортовой вычислительный комплекс
БВС - бортовая вычислительная система
БДРГ - блок детектирования рентгеновского и гамма
излучения
БИ - блок информации
БИГ - блок инерциальных гироскопов
БИИК - бортовой информационно-измерительный
комплекс
БИК - бортовой информационный комплекс БКА - белорусский космический аппарат БКИП - блок контроля источников питания БКК - белорусский космический комплекс БКОС - бортовой комплекс обеспечивающих систем БКП - базовая космическая платформа БКПИ - бортовой канал передачи информации БКС - бортовая кабельная сеть БКУ - бортовой комплекс управления БКЩ - бортовой коммутационный щит БОКЗ - блок определения координат звезд БПН - блок полезной нагрузки БПО - бортовое программное обеспечение БР - баллистическая ракета БРК - бортовой ретрансляционный (радиотехнический) комплекс БС - блок сжатия
БСА - бортовая специальная аппаратура БСВЧ - бортовой стандарт времени и частоты БСК - бортовой специальный комплекс БСКВУ - бортовое синхронизирующее координатновременное устройство
БСУ - бортовое синхронизирующее устройство БСЧ - бортовой стандарт частоты БУ - блок управления БУС - бортовая управляющая система БУСТР - блок управления системой терморегулирования
БУФС - бортовая ультрафиолетовая система
БФ - батарея фотоэлектрическая
БФИ - блок формирования изображения
БЦВК - бортовой цифровой вычислительный комплекс
БЦВМ - бортовая цифровая вычислительная машина
БЦВС - бортовая цифровая вычислительная система
БШВ - бортовая шкала времени
БЭП - блок электропитания
БЭР - блок электронного регулирования напряжения
БЭС - бортовая электрическая станция
ВА - возвращаемый аппарат
ВБР - вероятность безотказной работы
396


Сокращения
ВГГИ - выборка гелиогеофизической информации ВГС - Всемирная геодезическая сеть ВДВ - воздушно-десантные войска ВЗА - высотный зонд астрофизический ВЗА - высотный зонд астрофизический спасаемый ВЗН - временная задержка и накопление ВК - возвращаемая капсула ВК - вычислительный комплекс ВМО - Всемирная метеорологическая организация ВНИИТ - Всесоюзный научно-исследовательский институт источников тока
ВНИИЭМ - Всесоюзный научно-исследовательский институт электромеханики
ВПК- Комиссия Президиума Совета Министров СССР по
военно-промышленным вопросам
ВПП - взлетно-посадочная полоса
ВР - возвратная(взлетная) ракета
ВРЯ - высокоскоростная радиолиния связи
ВСНХ - Высший совет народного хозяйства
ВЭО - высокоэллиптическая орбита
ВЭП - высокоэнергетические протоны
ГБ - головной блок
ГВМ - габаритно-весовой макет
ГГИ - гелиогеофизическая информация
ГГСО - гирогравитационная система ориентации
ГЕОХИ - Институт геохимии и аналитической химии им.
B.И.Вернадского Российской академии наук ГЗУ - грунтозаборное устройство
ГКАТ - Государственный комитет Совета Министров СССР по авиационной технике ГККРС - Глобальная космическая командно-ретрансляционная система
ГКНПЦ - Государственный космический научно-производственный центр им. М.В.Хруничева ГКНТ - Государственный комитет СССР по науке и технике ГКОТ - Государственный комитет по оборонной технике ГКРЧ - Государственная комиссия по радиочастотам ГКРЭ - Государственный комитет по радиоэлектронике ГЛОНАСС - Глобальная Навигационная Спутниковая Система
ГМКС - Государственная метеокосмическая система ГНПРКЦ - Государственный научно-производственный ракетно-космический центр «ЦСКБ-Прогресс»
ГОИ - Государственный Оптический Институт им.
C.И.Вавилова
ГОГУ - Главная оперативная группа управления ГПЗ - геопотенциал Земли град. - градус
ГРС - газореактивная система ГС - гиростабилизатор ГСА - гиперспектральная аппаратура ГСН - головка самонаведения ГСО - геостационарная орбита ГУКОС - Главное управление космических сил ГУ МО - Главное управление Министерства обороны ГУНиО МО - Главное управление навигации и океанографии Минобороны СССР ГФС - гелиофизическая станция
ГЧ - головная часть
ГШ ВС - Главный штаб Вооруженных Сил ГУАП - Государственный университет аэрокосмического приборостроения ГЭВ - гигаэлектронвольт ДЗЗ - дистанционное зондирование Земли ДЗУ - долговременное запоминающее устройство ДЗЧ - действительные значения частот ДИКМ - дифференциально-импульсная кодовая модуляция
ДКУ - дежурное командное устройство ДМТ - двигатели малой тяги ДОРА - долговечная отказоустойчивая радиационностойкая аппаратура ДПЗ - датчик Полярной звезды ДР - детальный режим ДУ - двигательная установка ДУФиК - детектор ультрафиолетового и красного излучения
ЕКА (ESA) - Европейское космическое агентство
ЕСК - Единая система координат
ЕССС - Единая спутниковая система связи
ЕТМС - Единая телеметрическая система
ЖРД - жидкостный ракетный (реактивный) двигатель
ЗАО - закрытое акционерное общество
ЗИ - зачетные испытания
ЗИС - закладочно-измерительная станция
ЗКИ - заводские контрольные испытания
ЗПГ - зона полезного груза
ЗРВ - зона радиовидимости
ЗС - земная станция
ЗС СКУ-земная станция служебного канала управления ЗУЦИ - запоминающее устройство цифровой информации
ЗЭМ - Завод экспериментального машиностроения ИАЭ - Институт атомной энергии им. И.В.Курчатова ИВК - испытательно-вычислительный комплекс ИЗМИРАН - Институт земного магнетизма и распространения радиоволн Российской академии наук ИИ - искусственный интеллект ИИЭ - изотопный источник энергии ИКИ - Институт космических исследований АН СССР ИК ПМВ - инфракрасный построитель местной вертикали ИОВ - измеритель освещенности Венеры ИПГ - Институт прикладной геофизики ИПМ - Институт прикладной математики им. М.В.Келдыша
ИПО - искусственное плазменное образование ИПРЗ - исследование природных ресурсов Земли ИПУСС РАН - Институт проблем управления сложными системами Российской Академии наук ИС - истребитель спутников ИСВ - искусственный спутник Венеры ИСЗ - искусственный спутник Земли ИСЛ - искусственный спутник Луны ИТНП - измерения текущих навигационных параметров ИЭМБ - Институт экспериментальной медицины и биотехнологий СамГМУ
397


Приложение 3
КА - космический аппарат
КА ДФ - космический аппарат длительного функционирования
КАМ - космический аппарат многоцелевой КАУР - космический аппарат унифицированного ряда КБ - конструкторское бюро КБОМ - КБ общего машиностроения КБПМ - КБ прикладной механики КБТМ - конструкторское бюро тяжелого машиностроения
КВРБ - кислородо-водородный разгонный блок
КВ РФ - Космические войска Российской Федерации
КГК - космический геодезический комплекс
КГС - космическая геодезическая система
КГЧ - космическая головная часть
КДУ - корректирующая (комплексная) двигательная
установка
КИ - космическая информация КИА - командно-измерительная аппаратура КИК - командно-измерительный комплекс КИП - контрольно-измерительный пункт КИС - контрольно-испытательная станция, система КК - космический комплекс КЛА - космический летательный аппарат КМ - композиционные материалы КМЗ - Красногорский механический завод КНА - комплекс научной аппаратуры КНИИРЭ - Киевский научно-исследовательский институт радиоэлектроники КНС - космическая навигационная система КОС - комплекс обеспечивающих систем КОСПАС - Космическая система поиска аварийных судов и самолетов КП - командный пункт КП - космическое пространство КПИ - канал передачи информации КПН - контейнер полезной нагрузки КПНС - Командный пункт навигации и связи КПТ - контроллер питания и телеметрии КПТРЛ - командно-программно-траекторная радиолиния
КРЛ - командная радиолиния КРТЗ - Красноярский радиотехнический завод КРТН - комплекс радиотехнического наблюдения КРЭН - космическое радиоэлектронное наблюдение КС - космическая система КСИ - капсула спускаемой информации КСОН - космическая система оперативного наблюдения
КТДУ - корректирующе-тормозная двигательная установка
КТМ - корректирующе-тормозной модуль КТТ - контурная тепловая трубка КЦА - комплекс целевой аппаратуры кэВ - килоэлектронвольт
КЭЛ - космическая электротехническая лаборатория л - литр
ЛА - летательный аппарат
ЛБВ - лампа бегущей волны ЛВ - линия визирования ЛИ - летные испытания
ЛИАП - Ленинградский институт авиационного приборостроения
ЛИУП - лазерный измеритель угловых приращений ЛКИ - летно-конструкторские испытания ЛО-лунный объект
ЛПИ - Ленинградский политехнический институт им. М.И.Калинина
ЛТХ - летно-технические характеристики
ЛЭВО - линейные элементы внешнего ориентирования
MAC - микроакселерометр
мбар - миллибар
МБР - межконтинентальная баллистическая ракета МВК - межведомственная комиссия МВКС - Межведомственный Координационный Совет МВЭК - Межведомственная экспертная комиссия МГСО - магнитно-гравитационная система ориентации МГУ - Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова
МИК - монтажно-испытательный комплекс мин - минута
МИФИ - Московский инженерно-физический институт МКА - малый (малоразмерный) космический аппарат МКРН - морское космическое радиотехническое наблюдение
МКРЦ- морская космическая разведка и целеуказание мкс - микросекунда
МКС - Международная космическая станция
МКСР - Многофункциональная космическая система
ретрансляции
МКЦ - Молодежный космический центр МГТУ им. Н.Э.Баумана
МЛЭ - молекулярно-лучевая эпитаксия МНА - малонаправленная антенна МНВА - модуль никель-водородного аккумулятора МНИИРС - Московский научно-исследовательский институт радиосвязи
МНТКС - Межведомственный научно-технический координационный совет
МОМ - Министерство общего машиностроения (Мин- общемаш)
МОП - Министерство оборонной промышленности МОПИ - машина оптической обработки информации МП - мягкая посадка МПН - модуль полезной нагрузки МПК - многофункциональный программируемый контролер
МПО - межпроцессорный обмен
МРГ - Межведомственная рабочая группа
мс - миллисекунда
МСД - многостанционный доступ
МСС - модуль служебных систем
МэВ - микроэлектронвольт
НА - научная аппаратура
НАКУ - наземный автоматизированный комплекс управления
398


Сокращения
НАН - Национальная академия наук Украины НАЛ - навигационная аппаратура потребления НВА - никель-водородный аккумулятор НВАБ - никель-водородная аккумуляторная батарея НД - нормативные документы НДМГ- несимметричный диметилгидразин НИИ ТП - НИИ тепловых процессов (ныне Исследовательский центр им. М.В.Келдыша)
НИЛАКТ - Научно-исследовательская лаборатория аэрокосмической техники НИП - наземный измерительный пункт НИУК - наземный информационно-управляющий комплекс
НКАУ - Национальное космическое агентство Украины НКОП - Народный комиссариат оборонной промышленности
НКПОИ - наземный комплекс приема и обработки информации
НКПОР - наземный комплекс планирования, получения, обработки и распространения информации НКУ - наземный комплекс управления НП - неориентированный полет НПО ПМ - Научно-производственное объединение прикладной механики
НППОИ - Наземный пункт приема и обработки информации
НРТК - наземный радиотехнический комплекс
НСК - наземный специальный комплекс
НТВ - непосредственное телевещание
НТД - научно-техническая документация
НТС - научно-технический совет
НТУ - надувное тормозное устройство
НЦ ОМЗ - Научный центр оперативного мониторинга
Земли
НЭМ - научно-энергетический модуль НЭО - наземная экспериментальная обработка ОА - орбитальный аппарат ОБ - орбитальный блок об. - оборот
ОГ - орбитальная группировка
ОГБ - обтекатель головного блока
ОДП - ориентированный дежурный полет
ОДУ - объединенная двигательная установка
ОЗУ - оперативное запоминающее устройство
ОЗЭ - общеземной эллипсоид
ОИА - отсек измерительной аппаратуры
ОК - орбитальный корабль
ОКИ - оперативно-контрольная информация
ОКИК-отдельный командно-измерительный комплекс
ОКП - околоземное космическое пространство
ОПБ - орбитально-посадочный блок
ОПМ - Отделение прикладной математики
ОПС - орбитальная пилотируемая станция
ОР - обзорный режим
ОРГ - оперативная рабочая группа
ОС - орбитальная станция
ОС - организующая система
ОСА - отсек специальной аппаратуры
ОСК - орбитальная система координат ОСО - оптический стеклянный отражатель ОТР - оперативно-техническое руководство ОЭА - оптико-электронная аппаратура ОЭН - оптико-электронное наблюдение ОЭП - оптико-электронное преобразование Па - паскаль
ПА - посадочный аппарат
ПАО - приборно-агрегатный отсек
ПАО - программно-алгоритмическое обеспечение
ПАО-О - программно-алгоритмическое обеспечение
обработки специнформации
ПАО-У - программно-алгоритмическое обеспечение
управления
ПВЗ - параметры вращения Земли
ПДЦМ - параметр движения центра масс
ПЗС - прибор с зарядовой связью
ПКБ - проектно-конструкторское бюро
ПКК - пилотируемый космический корабль
ПКО - противокосмическая оборона
ПКРО - противокорабельное ракетное оружие
ПЛ - подводная лодка
ПМВ - построитель местной вертикали
ПМО - программно-математическое обеспечение
ПН - полезная нагрузка
ПНФ - подсистема накопления и формирования информации
ПО - приборный отсек ПО - программное обеспечение ПОЖ - программа обеспечения живучести ПОЗ - приборы ориентации на Землю ПОПТЭХ - Программе обеспечения и повышения точностных и эксплуатационных характеристик МГНСС ГЛОНАСС ПОС - приборы ориентации на Солнце ППЗ - прибор ориентации на Полярную звезду ППИ - пункт приема информации ППМ - перелетно-посадочный модуль ППОИ - пункт приема и обработки информации ПР - прожекторный режим ПрА - пролетный аппарат ПРО - противоракетная оборона ПрОЗУ - «программа из оперативной памяти»
ПРОП - прибор оценки проходимости
ПРОС - изучение природных ресурсов Земли и охрана
окружающей среды
ПРС - подсистема радиосвязи
ПС - простейший спутник
ПСИ - передатчик скоростной информации
ПСО - противоспутниковая оборона
ПТДУ - пороховая тормозная двигательная установка
ПТДУ - посадочная твердотопливная двигательная
установка
ПУ - подсистема (пункт) управления ПУ - пусковая установка ПФА - панорамный фотоаппарат ПЭ - пункт эксплуатации
РАКЦ - Российская академия космонавтики им. К.Э.Циолковского
399


Приложение 3
РАН - Российская академия наук РБ - разгонный блок
РБАС - реактивный блок аварийного спасения
РВВ - радиовертикаль-высотомер
РВСН - Ракетные войска стратегического назначения
РГЯ - рубидиевые газовые ячейки
РИУК - радиоизмерительный управляющий комплекс
РКК - ракетно-космический комплекс
РКН - ракета космического назначения
РКС - Российские космические системы
РКСО - резервный контур системы ориентации
РКТ - ракетно-космическая техника
РЯБО - радиолокатор бокового обзора
РЛК - радиолокационный комплекс
РЛС - радиолокационная станция
РЛЦИ - радиолиния целевой информации
PH - ракета-носитель
РНИИ - Реактивный научно-исследовательский институт
РНИИ КП - Российский научно-исследовательский институт космического приборостроения РОСК - развернутая орбитальная система координат РОЧ - радиационно-опасная часть РП - рабочая программа РПЗ - радиационные пояса Земли РПК СН - ракетный подводный крейсер стратегического назначения
РСА - радиолокатор с синтезированной апертурой
РТВК - радиотелевизионный комплекс
РТК - радиотехнический комплекс
РТО - радиационный теплообменник
РТР - радиотехнический ретранслятор
РТС - радиотелеметрическая система
РФ - Российская Федерация
с - секунда
СА - спускаемый аппарат
СамГМУ - Самарский государственный медицинский университет
САН - система автономной навигации САС - срок активного существования САЧ - счетчик ампер-часов СБ - солнечная батарея
СВАМ - стекловолокнистый анизатропный материал
СВП - соединение волноводное поворотное
СГАУ - Самарский государственный аэрокосмический
университет
СГК - силовой гироскопический комплекс
СГЭ - система генерирования электроэнергии
СДРТР - станция детальной радиотехнической разведки
СЗ - сотовый заполнитель
СИО - система исполнительных органов
СИРП - система измерения радиационных потоков
СИСС - система импульсной световой сигнализации
СК - солнечный координатор
СК - спускаемая капсула
СК - стартовый комплекс
СКА - среднеквадратическая ошибка
СКБ - специальное конструкторское бюро
СКГ - специальная конструкторская группа
СККП - система контроля космического пространства
СКП - система контроля положения
СКУ - служебный канал управления
СМ - сервисный модуль
см - сантиметр
СМС - система мониторинга связи СОАП - система ориентации антенной платформы СОЖ - система обеспечения жизнедеятельности СОК - система обеспечения коррекции СОК - система ориентации корпуса СОК ПК - станция определения координат КА и передачи команд
СОП - система определения плоскости наилучшего изображения
СОС - система ориентации и стабилизации
СОТР - система обеспечения теплового режима
СП - системный проект
СП - служебная платформа
СП - спутниковая платформа
СП - стартовая позиция
СПА - система поворота антенн
СПАК - специальный программно-алгоритмический
комплекс
СПД - система передачи данных СПД - стационарный плазменный двигатель СПН - специальный пункт наблюдения СПО-И - специальное программное обеспечение испытаний
СППИ - система приема и преобразования изображения
СПРН - система предупреждения о ракетном нападении
СР - спутник-ретранслятор
ССКМ - система сброса кинетического момента
ССКУ - спутниковая система контроля и управления
ССН - спутниковая система навигации
ССО - солнечно-синхронная орбита
ССПД - система связи и передачи данных
ССС - спутниковая система связи
СССР - Союз Советских Социалистических Республик
СТКРП - система трансляции команд и распределения
питания
СТО - Совет Труда и Обороны
СТО - средства технологического оснащения
СТР - система терморегулирования
СУ - система управления
СУД - система управления движением
СУДН - система управления движением и навигацией
сут. - сутки
СФТИ - Сухумский физико-технический институт
СЦА - серебряно-цинковый аккумулятор
США - Соединенные Штаты Америки
СЭ - сегнетоэлектрический
СЭИ - стендовые электрические испытания
СЭП - система электропитания
СЭС - система энергоснабжения
СЭУ - системы электропитания и управления
400


Сокращения
СЯС - стратегические ядерные силы т-тонна
ТВ - телевидение, телевизионный ТВИ - тепловакуумные испытания ТВО - тепловакуумная обработка ТГК - транспортный грузовой корабль ТГР - телевизионная глобальная разведка ТЗ - техническое задание ТЗМ - теплозащитный материал ТЗЧ - тяжелые заряженные частицы ТК - технический комплекс ТКС - телекомандная система ТКЧ - температурный коэффициент частоты ТМ - тяговый модуль ТП - теплопеленгационный ТПК-транспортный пилотируемый корабль ТРП - терморегулирующее покрытие ТРС - телевизионный радиометр сканирующий ТС - типовые сообщения ТСЯ - транзитное световое явление ТТ - тепловая труба ТТЗ - тактико-техническое задание ТТТ- тактико-технические требования ТТХ - тактико-технические характеристики ТУЛ - теневые участки Луны ТЭ - тиристорный эффект ТЭП - термоэмиссионный преобразователь ТЭУ - термоэмиссионная установка УВС - управляющая вычислительная система УИА - узлы исполнительной автоматики УИВК - управляющий информационно-вычислительный комплекс
УКП - унифицированная космическая платформа УМСК - унифицированная малогабаритная спускаемая капсула
УС - управляемый спутник морской разведки
УС-А - управляемый спутник активный
УС-П - управляемый спутник пассивный
УФ - ультрафиолетовый
УФТ - ультрафиолетовый телескоп
УЭВО - угловые элементы внешнего ориентирования
УЭХК - Уральский электротехнический комбинат
ФАПСИ - Федеральное агентство правительственной
связи и информации
ФЗК - флуктуации потока заряженной компоненты
ФЗПС - фоточувствительный прибор с зарядовой связью
ФКИ - фундаментальные космические исследования
ФКП - Федеральная космическая программа
ФСС - Федеральная спутниковая служба
ФСС - фиксированная спутниковая связь
ФЦП - Федеральная целевая программа
ХБ - химическая батарея
ХИТ - химический источник тока
ЦА - целевая аппаратура
ЦБ РФ - Центральный банк Российской Федерации ЦВМ - Центральная вычислительная машина
ЦИ - цифровая (целевая) информация ЦИМИТ - цифровая имитационная модель информационного тракта
ЦКБМ - Центральное конструкторское бюро машиностроения
ЦКБЭМ - Центральное конструкторское бюро экспериментального машиностроения ФИАН - Физический институт Академии наук ФКП - Федеральная космическая программа ФНПЦ-Федеральный научно-производственный центр ФТУ - фототелевизионная установка ФЦО - фоновая и целевая обстановка ЦА - целевая аппаратура
ЦДОКМ - Центр данных оперативного космического мониторинга
ЦИМИТ - цифровые имитационные модели информационного тракта
ЦКБ - Центральное конструкторское бюро
ЦККП - Центр контроля космического пространства
ЦНИИ КМ - Центральный научно-исследовательский
институт композитных материалов
ЦОИ - Центр обработки информации
ЦОТУСС - Центр оперативно-технического управления
спутниками связи
ЦСКБ - Центральное специализированное конструкторское бюро
ЦСОИ - Центр сбора и обработки информации ЦТВ - Центральное телевидение ЦУКОС - Центральное управление космических средств ЦУКСиН - Центр управления космической связью и навигацией
ЦУМОКО - Центр управления медицинским обеспечением космических объектов ЦУП - Центр управления полетами ЦУСС - Центр управления системой связи ч-час
ЧПП - численный прогноз погоды ЧПУ - числовое программное управление ШВС - шкала высокостабильная системная эВ - электронвольт ЭВ - электровакуумный ЭД - эксплуатационная документация ЭДУ - электродуговая установка ЭКБ - электронная компонентная база ЭНД - электронагревательный двигатель ЭП - эскизный проект
ЭРДУ - электроракетная двигательная установка
ЭП - эскизный проект
ЭРИ - электрорадиоизделие
ЭСИП - энергоспектрометр ионосферной плазмы
ЯВ - ядерный взрыв
ЯФ ИЗМИРАН - Якутский филиал Института земного магнетизма и распространения радиоволн Российской академии наук
ЯЭУ - ядерная энергетическая установка
401


Содержание
Вступление. Ю.И.Борисов 5
Глава 1. Первые искусственные спутники Земли
В.И.Петров, БА.Соколов, М.С.Хомяков, Б.Е.Черток, Е.В.Шабаров. ПАО «РКК «Энергия».
Создание первых в мире искусственных спутников Земли 7
В.В.Кошлаков, А.А.Гафаров. АО ГНЦ «Центр Келдыша».
Вклад НИИ-1 - Центра Келдыша в создание первых искусственных спутников Земли 19
Глава 2. Первые автоматические межпланетные станции
ЛЛДульнев, В.ПЛегостаев, БА.Соколов. ПАО «РКК «Энергия». Начало изучения Луны 23
О.И.Бабков, В.И.Петров, БА.Соколов, ВА.Тимченко. ПАО «РКК «Энергия».
Автоматические межпланетные станции для исследования Марса, Венеры и Луны 29
В.Г.Кравец, В.ПЛегостаев, В.И.Петров, БА.Соколов. ПАО «РКК «Энергия». Прилунение.
Продолжение изучения Луны 39
В.В.Кошлаков, А.А.Гафаров. АО ГНЦ «Центр Келдыша».
Разработка в НИИ-1 - Центре Келдыша системы ориентации АМС Е-2 (Луна-3») 43
Глава 3. Развитие отечественных автоматических космических аппаратов в 1960-е гг.
Ю.МЛабутин, В.ПЛегостаев, БА.Соколов, Б.И.Сотников, Б.Е.Черток. ПАО «РКК «Энергия».
Космические аппараты «Зенит-2», «Зенит-4» 47
Б.В.Королев, П.Н.Куприянчик, В.Г.Осипов, БА.Соколов, Б.Е.Черток. ПАО «РКК «Энергия».
Первый спутник связи «Молния-1» 51
Ю.МЛабутин, В.ПЛегостаев, БА.Соколов, Б.И.Сотников, Б.Е.Черток. ПАО «РКК «Энергия».
Разработка и запуски космического аппарата «Электрон» 57
Б.И.Савельев, ВАЛоляченко. АО «ВПК «НПО машиностроения».
Система морской космической разведки и целеуказания «УС» 58
Предпосылки разработки 58
Разработка системы МКРЦ 58
Космический аппарат «УС-А» 60
Космический аппарат «УС-П» 61
Развитие и эксплуатация системы МКРЦ 62
А.И.Маликов, ВАЛоляченко. АО «ВПК «НПО машиностроения».
Космическая система раннего обнаружения пусков баллистических ракет «УС-К» 64
Предпосылки разработки 64
Разработка системы «УС-К» 64
Б.И.Савельев, ВАЛоляченко. АО «ВПК «НПО машиностроения». Научные космические станции «Протон» 67
Научные космические станции «Протон-1,-2, -3» 67
Научные космические станции «Протон-4» 68
А.М.Бычков, ВЛ.Мисник. АО «Корпорация «Комета». Разработка концепции и проектных решений построения систем морской космической разведки целеуказания «УС». Испытания системы МКРЦ «УС»
космическими аппаратами «УС-А» и «УС-П» 70
Ю.Т.Зозуля, Э.Я.Кузнецов, Г.Г.Чернобельский. АО «Корпорация «Комета».
Разработка и создание наземных и орбитальных средств системы ПКО «ИС» 80
Средства обнаружения и измерения параметров движения ИСЗ 82
Ракетно-космический комплекс 83
Командный пункт 84
Испытания 85
Г.В Давыдов, В.В.Синельщиков. АО «Корпорация «Комета». Проектные решения создания
космической системы раннего обнаружения стартов межконтинентальных баллистических ракет 86
Г.ВДавыдов, В.В.Синельщиков. АО «Корпорация «Комета». Проектные решения для космической
системы «Око» на высокоэллиптических орбитах запуска ее экспериментальных космических аппаратов 88
402


A.И.Маликов. АО «ВПК «НПО машиностроения». Система телевизионной глобальной разведки ТГР 92
Предпосылки разработки 92
Разработка системы ТГР 92
С.С.Кавелин, АА.Колоколов, Г.Н.Новиков. ГП «КБ «Южное» им. ММСЯнгеля.»
ГП «ПО «Южный машиностроительный завод» им. АММакарова».
Развитие автоматических космических аппаратов КБ «Южное» и ПО «ЮМЗ» 95
Космические апппараты поискового этапа работ 95
Малые унифицированные аппараты 97
ЛА.Макриденко, А.В.Горбунов, АЛ.Чуркин, И.Ю.Ильин. АО «Корпорация «ВНИИЭМ».
Первые шаги в космическом направлении ВНИИЭМ: от «Омеги» до «Метеора» 103
Космический аппарат «Омега» 103
«Метеоры» 104
НА.Тестоедов. АО «ИСС». Космические системы и космические комплексы
телекоммуникационного и координатометрического назначения 107
Низкоорбитальные системы специальной и персональной связи 107
Создание первого в мире низкоорбитального навигационно-связного
экспериментального комплекса «Циклон» 111
Системы связи на высоких эллиптических орбитах 113
Колл. авт. НПО им. САЛавочкина. Автоматические космические аппараты
для фундаментальных научных исследований. Первые на Луне. Первые на Венере 117
Космические аппараты для исследования Луны. Второе поколение лунников: КА «Луна-9» - «Луна-14» 117
Третье поколение «лунников»: КА «Луна-15» - «Луна-24» 125
Второе поколение космических аппаратов для исследования Венеры: КА «Венера-4» - «Венера-8» 142
И.В.Бармин. АО «ЦЭНКИ». Работы Конструкторского бюро общего машиностроения
по созданию грунтозаборных устройств для забора грунта на Луне и Марсе 148
B.В.Кошлаков, АА.Гафаров. АО ГНЦ «Центр Келдыша». Обеспечение радиационной безопасности КА
с ядерными реакторными и радиоизотопными источниками энергии на борту 151
Глава 4. Развитие отечественных автоматических космических аппаратов в 1970-е гг.
Р.НАхметов, ГЛАншаков, АД.Сторож. АО «РКЦ «Прогресс». Космические аппараты дистанционного
зондирования в интересах контроля за соблюдением договоров по ограничению вооружений 159
От «Зенита» к «Янтарю» 159
Космический аппарат «Зенит-4» 161
Космический аппарат «Зенит-4М» 161
Космический аппарат «Зенит-4МТ» 162
Космический аппарат «Янтарь-2К» 163
Р.НАхметов, ГЛАншаков, АД.Сторож. АО «РКЦ «Прогресс». Космические аппараты
научно-исследовательского и прикладного назначения 167
КА«Бион» 167
НА.Тестоедов. АО «ИСС». Формирование многоспутниковых группировок
на орбитах от низких круговых до стационарных 169
Создание системы специальной связи «Корунд» и «Ручей»
на базе высокоэллиптических космических аппаратов 169
Системы телекоммуникаций на геостационарной орбите 172
Системы спутникового непосредственного телевещания (НТВ) на ГСО 175
Многофункциональные системы спутниковых телекоммуникаций на ГСО 177
Создание низкоорбитальной навигационно-связной спутниковой системы «Парус»
на основе КА «Циклон-Б» 179
Создание низкоорбитальной моноцелевой навигационной системы «Цикада» 181
Ю.Т.Зозуля, Э.Я.Кузнецов, ГТ.Чернобельский. АО «Корпорация «Комета».
Развитие средств противокосмической обороны. Космический комплекс «ИС-М» 183
Г.ВДавыдов, В.В.Синельщиков. АО «Корпорация «Комета». Создание и испытания
космической системы «Око» 184
403


Колл. авт. НПО им. САЛавочкина. Автоматические космические аппараты для исследования Венеры и Марса.
Первые на Марсе 187
Третье поколение КА для исследования Венеры: «Венера-9» - «Венера-16» 187
Второе поколение КА для исследования Марса: «Марс-2» - «Марс-7» 194
Третье поколение КА для исследования Марса: космический аппарат «Марс-96» («Марс-8») 197
И.В.Бармин. АО «ЦЭНКИ». Создание комплекса аппаратуры для забора и анализа грунта
на поверхности планеты Венера 198
B.В.Кошлаков, Д.А.Козлов, Ю.М.Головин. АО ГНЦ «Центр Келдыша».
Аппаратура для исследования Венеры разработки Центра Келдыша 200
И.Ю.Постников, ЛД.Смиричевский. АО «ВПК «НПО машиностроения». Космическая система
дистанционного зондирвоания Земли с автомтической орбитальной станцией «Алмаз-Т» 202
Предпосылки разработки 202
Разработка станции «Алмаз-Т» 202
ЛА.Макриденко, А.В.Горбунов, АЛ.Чуркин, И.Ю.Ильина. АО «Корпорация «ВНИИЭМ».
Этапы развития космических аппаратов серии «Метеор» 205
Государственная метеорологическая космическая система «Метеор-2» 205
Космический аппарат «Метеор-3» - третье поколение отечественных аппаратов
гидрометеорологического назначения серии «Метеор» 207
Геостационарный гидрометеорологический и гелиогеофизический космический аппарат «Электро» . 209
C.С.Кавелин, АА.Колоколов, Г.Н.Новиков. ГП «КБ «Южное» им. М.К.Янгеля.»
ГП «ПО «Южный машиностроительный завод» им. АММакарова».
Автоматические универсальные орбитальные станции 213
Котировочные и калибровочные КА 216
Глава 5. Развитие отечественных автоматических КА в 1980-е гг.
НА.Тестоедов. АО «ИСС». Новые информационные спутниковые системы 219
Создание спутниковой геодезической системы второго поколения со спутниками «Гео-ИК»
и системы второго поколения со спутниками «Гео-ИК2» 219
Глобальная система спутниковой ретрансляции 221
Создание низкоорбитальных космических аппаратов «Цикада-Н»/«Надежда»
для международной спутниковой системы «КОСПАС-SARSAT» 223
Создание среднеорбитальных КА для глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС 226
Создание высокоэллиптических КА специальной связи 233
КА персональной связи третьего поколения на низких орбитах 233
Создание геостационарного КА ретрансляции информации «Луч» для ГККРС 234
Создание геостационарного КА непосредственного телевещания «Экран-М» 236
Создание нового поколения многофункциональных геостационарных КА специальной связи
«Радуга-1», «Радуга-1 М» для Единой спутниковой системы связи - 2 236
Р.НАхметов, Г.ПАншаков, АД.Сторож. АО «РКЦ «Прогресс». Космические комплексы картографии,
оптико-электронного видового наблюдения и социально-экономического назначения 238
КА обзорного фотонаблюдения и картографирования 238
КА дистанционного зондирования Земли социально-экономического назначения 242
КА «Фотон» 244
ЛА.Макриденко, А.В.Горбунов, АЛ.Чуркин, И.Ю.Ильина. АО «Корпорация «ВНИИЭМ».
Космические аппараты для исследования природных ресурсов Земли и экологического мониторинга:
серии «Метеор-Природа» и «Ресурс» 245
Программа изучения природных ресурсов Земли «Метеор - Природа» 245
КА «Ресурс-ОЭ», «Ресурс-01», № 1 и № 2 247
КА «Ресурс-01» № 3 и № 4 248
А.М.Бычков, В.П.Мисник. АО «Корпорация «Комета». Эксплуатация системы
Морской космической разведки и целеуказания с космическими аппаратами «УС-А» и «УС-П» 251
Ю.Т.Зозуля, Э.Я.Кузнецов, ГГ.Чернобельский. АО «Корпорация «Комета». Развитие средств противокосмической обороны. Космические комплексы ПКО «ИС-МУ» и «ИС-МД» 253
404


Г.ВДавыдов, В.В.Синельщиков. АО «Корпорация «Комета». Эксплуатация системы «ОКО».
Начало и ход разработки системы «ОКО-1» 255
Колл. авт. НПО им. САЛавочкина. Космические аппараты для исследования
малых тел Солнечной системы. Космические аппараты для астрофизических исследований
и изучения солнечно-земных связей 258
КА серии «5ВК» («Вега») 258
КА серии «1Ф» («Фобос») 261
КА нового поколения «Фобос - Грунт» 264
КА для астрофизических исследований 265
Космические аппараты для изучения солнечно-земных связей и магнитосферы Земли 267
С.С.Кавелин, АА.Колоколов, Г.Н.Новиков. ГП «КБ «Южное» им. М.КЛнгеля> ГП «ПО «Южный машиностроительный завод» им. А.М.Макарова». Космические аппараты радиоэлектронного наблюдения ... 272
КА «Целина-О» 272
КА «Целина-Д» 273
КА «Целина-Р» 273
КА «Целина-2» 273
С.С.Кавелин, АА.Колоколов, Г.Н.Новиков. ГП «КБ «Южное» им. М.К.Янгеля». ГП «ПО «Южный машиностроительный завод» им. А.М.Макарова». Космические аппараты природоресурсного направления .. 274
КА «Океан-Э» № 1 274
КА «Океан-Э» № 2 275
КА «Океан-ОЭ» 275
КА «0кеан-01» 276
КА «Океан-О» 276
Глава 6. Развитие отечественных автоматических КА в 1992-2022 гг.
Р.НАхметов, ГЛАншаков, АД.Сторож. АО «РКЦ «Прогресс». Создание нового поколения
автоматических КК широкополосного и оптико-электронного видового наблюдения 279
КК широкополосного обзорного и детального наблюдения «Орлец» 279
Оптико-электронный КК «Ресурс-ДК1» 280
Р.Н.Ахметов, ГЛАншаков, АД.Сторож. АО «РКЦ «Прогресс».
Оптико-электронный космический комплекс «Ресурс-П» 282
Р.НАхметов, ГЛАншаков, АД.Сторож. АО «РКЦ «Прогресс».
Малые космические аппараты разработки АО «РКЦ «Прогресс» 285
Р.НАхметов, ГЛАншаков, АД.Сторож. АО «РКЦ «Прогресс».
Космические аппараты научно-исследовательского и прикладного назначения 287
Универсальный автономный спутник «Наука», КА «Энергия» и «Эфир» 287
КА «Бион-М» № 1 289
КА «Фотон-М» 290
ЛА.Макриденко, А.В.Горбунов, АЛ.Чуркин, И. Ю.Ильина, А.В.Петрушин.
Современные разработки АО «Корпорация «ВНИИЭМ» 294
Космический комплекс гидрометеорологического и океанографического наблюдения
«Метеор-ЗМ» с КА «Метеор-М» 294
Космический комплекс «Канопус-В» - новое слово в дистанционном зондировании Земли
высокого разрешения. Белорусский космический аппарат 298
В.В.Кошлаков, Ф.С.Завелевич, Ю.МТоловин, А.Г.Никулин, Р.И.Травников, ДАКозлов, ИАКозлов.
АО ГНЦ «Центр Келдыша». Создание в Центре Келдыша фурье-спектрометров для околоземных КА 303
В.В.Кошлаков, А.СЛовцов. АО ГНЦ «Центр Келдыша». Создание в Центре Келдыша
электроракетных двигателей для космических аппаратов 306
Э. Т.Радченко, ЮЛ.Корнилов. Космический аппарат «Экспресс» (Express DARA) -
первый опыт международного сотрудничества КБ «Салют» ГКНПЦ им. М.В.Хруничева 308
Начало работ 308
Международное распределение работ по созданию КА «Экспресс» 308
Научно-исследовательская программа, эксперименты 310
405


Заключительные операции, приемка КА «Экспресс» немецкой стороной 311
Подготовка КА «Экспресс» в Германии и Японии. Запуск аппарата 312
Управление полетом КА «Экспресс» 312
Ю.О.Бахвалов, ВА.Хатулев, Ю.И.Завора, О.В Михеев. КБ «Салют» ГКНПЦ им. МАХруничева.
Космический аппарат дистанционного зондирования Земли «Монитор-Э» 314
Ю.О.Бахвалов, ВАХатулев, Ю.И.Завора, О.ВМихеев. КБ «Салют» ГКНПЦ им. М.В.Хруничева.
Космические аппараты связи 317
КА связи KazSat 317
КА связи «Экспресс-МД1» и «Экспресс-МД2» 318
КА связи KazSat-2 319
А.ИМаликов, Л.Н.Тарарин, ПА.Зверев, ЛД.Смиричевский. АО «ВПК «НПО машиностроения».
Ракетно-космическая система дистанционного зондирования Земли «Кондор-Э» 321
Предпосылки разработки 321
Состав ракетно-космического комплекса 321
Малый КА «Кондор-Э» 322
Г.ВДавыдов, В.ПМисник. АО «Корпорация «Комета». Испытания и эксплуатация системы «Око-1».
Начало работ по созданию Единой космической системы 325
Колл. авт. НПО им. САЛавочкина. Орбитальные аппараты для фундаментальных
и прикладных научных исследований нового поколения 327
Непилотируемая внеатмосферная астрофизическая обсерватория, созданная
на базе многоцелевого служебного модуля «Навигатор» 327
Колл. авт. НПО им. САЛавочкина. Космическая система дистанционного зондирования Земли «Аркон» 330
Космический аппарат оптико-электронного наблюдения «Аркон-1» 330
Космический аппарат радиолокационного наблюдения «Аркон-2» 332
Г.И Андреев, Н.П.Колесников, А.И.Зотов, ВА.Тищенко, М.М.Крутов. АО «ЦНИРТИ им. академика АИ.Берга».
Создание и развитие систем космического радиоэлектронного наблюдения 333
КА «Зенит-2» 335
Космическкая система «Целина-О» 335
Космическкая система «Целина-Д» 336
Космическкая система «Целина-2» 337
Наземный специальный комплекс «Целина-Н» 338
Поисковые работы по дальнейшему совершенствованию системы космического
радиоэлектронного наблюдения 339
Система морского космического радиоэлектронного наблюдения 340
Космическая система радиоэлектронного наблюдения «Лиана» 342
ЮЛ.Семенов, В.ПЛегостаев, БА.Соколов, ВА.Соловьев, А.В.Вовк, А.М.Калошин, Е.Ф.Земсков.
ПАО «РКК «Энергия». Космические аппараты «Ямал-100» и «Ямал-200» 347
Спутники связи «Ямал-100» 347
Спутники связи «Ямал-200» 349
ЮЛ.Семенов, В.ПЛегостаев, БА.Соколов, ВА.Соловьев, А.В.Вовк, А.М.Калошин, Е.Ф.Земсков, Н.К.Петров,
БА.Танюшин. ПАО «РКК «Энергия». Космический аппарат «БелКА» 351
С.С.Кавелин, ААКолоколов, Г.Н.Новиков. Работы ГП «КБ «Южное» им. МАЯнгеля»
и ГП «ПО «Южный машиностроительный завод» им. АМ.Макарова» в 1990—2000-е гг 352
Космические аппараты для международного сотрудничества 352
Космические аппараты, разработка которых передана другим организациям или прекращена 354
Разработка космической телевизионной глобальной системы наблюдения 355
Разработка гелиофизической станции 356
Разработка КА «Тайфун-3» 356
Космические аппараты, созданные в 1992-2015 гг 357
НА.Тестоедов. АО «ИСС». Новое поколение КК для глобальной многоуровневой
информационной спутниковой инфраструктуры 360
Низкоорбитальные КА гражданской персональной связи 360
Низкоорбитальные экспериментально-образовательные малые КА 362
Создание высокоэллиптического КА специальной связи «Молния-ЗК» 363
406


Создание нового поколения многофункциональных высокоэллиптических КА
специальной связи «Меридиан» 364
Создание геостационарного КА непосредственного телевещания второго поколения «ГАЛС» 365
Создание геостационарного многофункционального гражданского КА связи
и телевещания «Экспресс» 366
Четвертое поколение телекоммуникаций на геостационарных орбитах 368
Пятое поколение российских телекоммуникаций на геостационарных орбитах 370
Гибридные спутники связи для высокоскоростного широкополосного доступа в Интернет (HTS) 370
Спутниковая телеконференцсвязь, телеобучение, телемедицина 371
Многофункциональная космическая система ретрансляции «Луч-М» 372
Разработка и создание среднеорбитальных КА «ГЛОНАСС-М», «ГЛОНАСС-К» и «ГЛОНАСС-К2»
для восполнения и обновления глобальной навигационной системы ГЛОНАСС 373
Вместо эпилога. Предупреждение
ГА.Ефремов, ЕА.Зайцев, М.В.Палкин, В.С.Ефремова.
Околоземный космос превращается в зону опасных полетов 377
Приложение 1. Об авторах, редакторе, составителе 380
Приложение 2. Литература 392
Приложение 3. Сокращения 395
407


От «Спутника» до «Глонасса»
Составитель М.А.Первов
Литературный редактор - Л.Н.Марданова Оформление, верстка, макет, ретушь фотографий - А.М.Первова Редактор - Т.О.Каменецкий
УДК 629.783:523.3(470+571 )(091)
ББК 39.62(2Рос)г 0-80
ISBN 978-5-903989-60-7
© М.А.Первов, составление, 2022 © ООО «Издательский дом «Столичная Энциклопедия», 2022
Подписано в печать 01 сентября 2022 г.
Формат 60 х 90/8 Объем 51 печ. л.
Телефоны оптовой и розничной продажи книг Издательского дома «Столичная Энциклопедия»:
495 777 9516 E-mail: pervov-izdat@yandex.ru www.moskva-kniga.ru
© ООО «Издательский дом «Столичная Энциклопедия» 105005, г. Москва, ул. Радио, д. 23/9.
А/я 12
Отпечатано с оригинал-макета заказчика В ООО «ТИПОГРАФИЯ КРАСНЫЙ ОКТЯБРЬ»
430030, г. Саранск, ул. Титова, 2а,
E-mail: tko-saransk@mail.ru Тираж 700 экз. Заказ № 837.