Первый отечественный космический спускаемый аппарат, на котором летал Ю.А. Гагарин, не имел системы мягкой посадки. Космонавт по-авиационному катапультировался через люк и затем спускался на парашюте.
На следующей модификации спускаемого аппарата впервые была введена мягкая посадка с помощью пороховых двигателей, которые должны были включаться на определенной высоте от поверхности земли. Для этого был придуман механический штырь типа телескопической антенны, при касании земли концом которого срабатывал электрический контакт, включавший двигатели мягкой посадки. Однако это простое решение при испытаниях оказалось ненадежным. Оно не всегда срабатывало при спуске на рыхлый грунт и тем более на воду. Растительность и другие случайные преграды могли, наоборот, вызвать его преждевременное срабатывание. Кроме того, штырь давал сбои при наличии значительной горизонтальной составляющей скорости аппарата, вызванной, например, ветром.
Для создания эффекта мягкой посадки путем уменьшения скорости спуска аппарата непосредственно перед соприкосновением с поверхностью земли необходимо было обеспечить довольно высокую точность выдачи сигнала по высоте, желательно с поправкой на величину вертикальной составляющей скорости. Несвоевременное включение двигателей при неблагоприятных условиях могло привести к травмированию и даже гибели космонавтов.
Так возникла проблема создания прибора для включения двигателей мягкой посадки. Сложность этой проблемы определялась выдвинутыми техническими требованиями. Необходимо было обеспечить абсолютную всепогодность. Точность работы не должна зависеть от свойств поверхности посадки (подстилающей поверхности), включая воду, лед, снег, а также от ее локальных неровностей, существенно меньших площади днища спускаемого аппарата. Должна быть обеспечена нечувствительность к наклонам аппарата и величине горизонтальной составляющей скорости. Наконец, требуемая система должна работать через обшивку аппарата и удовлетворять очень жестким требованиям к надежности, а также к массогабаритным параметрам.
Анализ существующих высотомеров малых высот и других близких к ним измерительных средств показал, что все они заведомо непригодны, и требуется найти какое-то принципиально новое решение. Следует добавить, что решение требовалось срочно, так как без него стало невозможно продолжение пилотируемых полетов космических аппаратов, чему в то время придавалось исключительное политическое значение. К решению этой проблемы в начале 1965 г. подключилась группа сотрудников Ленинградского политехнического института (теперь СПбГПУ) под руководством Е.И. Юревича.
В июле 1965 г. представителям ОКБ, возглавляемого С.П. Королевым (ныне РКК «Энергия» им. С.П. Королева), был продемонстрирован действующий макет системы управления двигателями мягкой посадки — изделие ГЛВ (гамма-лучевой высотомер), получивший в дальнейшем шифр «Кактус». Это произошло всего через четыре месяца после получения технического задания и через полтора месяца после заключения договора на работу.
На правительственном уровне было принято решение о форсированном создании промышленных образцов предложенной системы и проведении их государственных летно-конструкторских испытаний в составе спускаемого аппарата. Для производства системы был определен серийный завод Министерства машиностроения, а 18 февраля 1966 г. от заместителей министров трех министерств руководству института и директору завода пришло правительственное задание обеспечить изготовление и поставку в марте 1966 г. первых 13-ти комплектов системы с точным указанием даты поставки каждого комплекта и соответствующим сообщением об исполнении. Для экспериментальных исследований и сдачи систем заказчику на одной из мачт экспериментальной ЛЭП был срочно сооружен первый динамический стенд для управляемого спуска поддона космического аппарата с установленной на нем системой «Кактус». Позднее недалеко от этого места был создан существующий и сегодня более совершенный комплексный стенд для исследования систем подобного типа. Для решения поставленной задачи с выполнением всех перечисленных выше требований в системе «Кактус» было впервые использовано электромагнитное излучение гамма-лучевого диапазона на семь порядков более жесткое, чем используемое в радиотехнике.
Весной 1966 г. проведены первые испытания системы в составе спускаемого аппарата нового космического корабля «Союз» на опытном аэродроме ВВС в Крыму под г. Феодосия. Сбросы аппарата осуществлялись с самолета на сушу и в море в различных погодных условиях. Точность работы системы оценивалась по телеметрическим данным об ускорениях и динамических нагрузках, испытываемых аппаратом при посадке.
Рис. 1. Передатчик (справа) и приемник системы
Первый пилотируемый полет корабля «Союз» с системой «Кактус» осуществлен в апреле 1967 г. и закончился, как известно, гибелью космонавта В.Н. Комарова из-за нераскрытия парашюта. Затем после доработки спускаемого аппарата- успешный полет Г.С. Берегового в конце 1968 г., новые модификации аппарата и новые полеты. Система «Кактус» прочно вошла в состав корабля как одна из ответственных штатных систем.
Рис. 2. Функциональная схема канала приемника системы «Кактус» с корректором скорости: Д- сцинтшляционный детектор; УФ -усилитель-формирователь импульсов; ИЧ1, ИЧ2, ИЧЗ — измерители частоты импульсов; ИС — измеритель скорости спуска; ИБ- исполнительный блок; ИПВ -высоковольтный источник питания ФЭУ детектора; ИП — общий вторичный источник питания канала
На рис. 1 показан внешний вид аппаратуры этой системы, а на рис. 2 — типовая схема приемника систем этого типа. Система «Кактус» стала родоначальницей нового научно-технического направления, получившего наименование «Фотонная техника», предметом которого стало техническое освоение гамма-рентгеновского диапазона электромагнитного излучения для создания систем измерения, контроля различных параметров и управления движением прежде всего для ракетно-космических и авиационных аппаратов [1]. Развитие этого направления привело к созданию при институте ОКБ ТК, преобразованного позднее в ЦНИИ РТК.
Принципиальным шагом в развитии систем типа «Кактус» стало создание системы «Квант» для управления двигателями автоматических станций «Луна» главного конструктора Г.Н. Бабакина НПО им. С.А. Лавочкина, обеспечивающей их мягкую посадку на Луну. Разработка и штатная работа системы относятся к 1968 — 1970 гг., когда с помощью этих станций был доставлен на Землю лунный грунт («Луна-16»), а на Луну — радиоуправляемый аппарат «Луноход-1».
Рис. 3. Передатчик (справа) и приемник системы «Квант »
По сравнению с системами типа «Кактус» система «Квант» работала через факел реактивного двигателя, на котором аппарат спускался. Кроме того, к аппаратуре системы предъявлялись существенно более жесткие требования: работа в открытом космосе, меньшие массогабаритные параметры. На рис. 3 показан внешний вид системы «Квант».
Одной из последующих ответственных разработок систем того типа стала система «Орион» для осуществления мягкой посадки на спутник Марса Фобос одноименной космической станции НПО им. С.А. Лавочкина (1986 г., рис. 1 на стр. 24 журнала «Авиакосмическое приборостроение», № 5, 2003). Основа системы -рентгеновский высотомер нового поколения, работающий в наносекундном диапазоне. Как известно, экспедиция закончилась неудачей, однако результаты этой перспективной разработки нашли применение и дальнейшее развитие в ряде других важных разработок по фотонной технике.
Дальнейшее развитие принципов действия систем этого типа привело к созданию также не имеющих аналогов в мире систем для ракетно-космических, авиационных и наземных объектов: систем управления полетом на сверхнизких высотах сверхблизким строем, а также посадкой, стыковкой, заправкой в воздухе и контролем различных технологических параметров — массы и массового расхода многофазных жидкостей, определения химического состава веществ (включая грунта Луны, атмосферы космических станций). Такие системы стали применяться для охраны территории и отдельных объектов, мониторинга и поиска различного типа объектов [2]. В настоящее время фотонная техника остается одним из основных направлений деятельности ЦНИИ РТК. Впереди — создание новой элементной базы фотонной техники, основанной на микросистемных и мехатронных технологиях, освоение их в производстве и создание на этой основе нового поколения приоритетных фотонных систем различного назначения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Юревич Е.И. Фотонная техника. — СПб.: изд. СПбГПУ, 2003. 2. Юревич Е.И. ЦНИИ РТК. История создания и развития. — СПб.: изд. СПбГТУ, 1999.
Первый отечественный космический спускаемый аппарат, на котором летал Ю.А. Гагарин, не имел системы мягкой посадки. Космонавт по-авиационному катапультировался через люк и затем спускался на парашюте. 
Свежие комментарии