November 15th, 2018

30 лет успешному полету орбитального корабля «Буран»

Как-то так получилось, что 110 летний юбилей со дня рождения в мае этого года академика, члена Совета главных конструкторов ракетной и ракетно-космической техники, возглавляемого С. П. Королёвым, дважды Героя Социалистического Труда, Лауреата Ленинской премии Николая Алексеевича Пилюгина не был отмечен на государственном уровне.

Пилюгин Николай Алексеевич (1908-1982 гг.)

И вот сегодня в день 30летия успешного полета орбитального корабля «Буран», в котором бортовой компьютер космического челнока был разработан в НИИ автоматики и приборостроения (НИИАП), возглавлявшийся Н.А. Пилюгиным, я решил объединить эти две важные исторические даты. Именно в этом НИИ под руководством Н. А. Пилюгина (1963—1982) создавались инерциальные системы управления для боевых ракетных комплексов, ракет-носителей и космических аппаратов. Наиболее сложная задача была решена в НИИАП при  создании орбитального корабля «Буран» в соответствии с его назначением, сформулированным в тактико-техническом задании на разработку многоразовой космической системы «Энергия–Буран», утвержденном министром обороны СССР Д. Ф. Устиновым 8 ноября 1976 года. «Буран» предназначался для:
1.Комплексного противодействия мероприятиям вероятного противника по расширению использования космического пространства в военных целях.
2.Решения целевых задач в интересах обороны, народного хозяйства и науки.
3.Проведения военно-прикладных исследований и экспериментов в обеспечение создания больших космических систем с использованием оружия на известных и новых физических принципах.
4.Выведения на орбиты, обслуживание на них и возвращение на землю космических аппаратов, космонавтов и грузов.


О сложности решаемой задачи говорит хотя бы следующее требование при разработке систем управления орбитального корабля, которая обеспечивала совместную работу и анализ информации о множестве различных физических параметров, передаваемых от измерительных датчиков, систем контроля и диагностики, определяя неисправности и переходя на резервные режимы работы. Особое требование к повышенной надежности предъявлялось управляющей бортовой цифровой вычислительной машине (БЦВМ) «Бисер-4». По этой причине БЦВМ «Бисер-4» представляла собой четыре устройства, в виде отдельных вычислительных каналов, аппаратно синхронизируемые от пятикратно резервированного кварцевого генератора частотой 4МГц. С выходов 4 вычислительных каналов данные подавались на компаратор, на котором они  непрерывно сравнивались, что позволяло выявить неисправный канал. БЦВМ «Бисер-4» при весе в 33,6 кг. имела следующие характеристики:
1. Производительность, тысяч операций в секунду - 370
2. Число команд микропроцессора - 74
3. Емкость 32 разрядного ОЗУ  -  131072
4.  Емкость 32 разрядного ПЗУ  -  16384
5. Логический код обмена информацией с абонентами: последовательный , 36 – разрядные кодограммы
6.  Число линий связи подключения абонентов - 21
7. Тактовая частота обмена информацией с абонентами, МГц -  0,25
8. Энергопотребление, Вт -  270
9. Напряжение литания, В -  27
13. Температурный диапазон (градусы по Цельсию) от -10 до +50
В качестве микропроцессоров в БЦВМ били использованы отечественные БИС серии 582, изготовленные на Воронежском заводе полупроводниковых приборов (ВЗПП).

Большой объем программ, значительно превышающих объем ОЗУ «Бисер-4»  реализовался с помощью перезагрузки ОЗУ с магнитофона. С самого начала разработок БЦВМ, в стойке, в которой размещалась бортовая аппаратура «Бурана» были предусмотрены 8 мест, для размещения 8 БЦВМ типа «Бисер-4».
Разработка и отладка программного обеспечения БЦВМ «Бурана»  считались одной из наиболее сложных задач. Программное обеспечение создавалось в НИИАП  и в Институте  прикладной математики им. М. В. Келдыша. Для разработки бортового программного обеспечения был создан специализированный язык ДРАКОН который расшифровывается так - Дружелюбный Русский Алгоритмический Который  Обеспечивает Наглядность. (см http://tvroscosmos.ru/frm/vestidata/2008/vesti17_5_8_2.php ).

Наивысшим российским достижением  в области радиоуправления является запуск, полет и автоматическая посадка - советского крылатого орбитального корабля многоразового использования.  Система управления ОК включала в себя БЦВК с радиальной системой связи с периферийными абонентами и комплекс командных приборов. В состав БЦВК входили две идентичные по структуре и оборудованию вычислительные системы: центральная (ЦВС) и периферийная (ПВС), каждая из которых включала в себя четыре бортовые цифровые вычислительные машины, работающие синхронно по одинаковым программам, фактически резервирующие друг друга и представляющие четыре параллельных канала, на выходе каждого из которых имелась встроенная резервированная схема сравнения, контролирующая команды, выдаваемые абонентам. В создании этой уникальной космической системы было задействовано большое количество научных и производственных коллективов. Работы над многоразовым орбитальным кораблем были начаты в рамках подготовки «Комплексной программы НПО «Энергия». Создание по техническому заданию НПО «Энергия» несущей конструкции корабля - его планера, разработка всех средств спуска в атмосфере и посадки, в том числе тепловой защиты и бортовых систем, изготовление и сборка планера, создание наземных средств его подготовки и испытаний, а также воздушная транспортировка планера, корабля и ракетных блоков были поручены специально созданному для этих целей НПО «Молния» и Тушинскому машиностроительному заводу (ТМЗ). С исключительной энергией и с большим энтузиазмом, опираясь практически на вновь созданный коллектив, вел работы по кораблю «Буран» генеральный директор и главный конструктор НПО «Молния» Г.Е. Лозино-Лозинский (1910-2001).

Его ближайшим помощником был первый заместитель генерального директора и главный конструктор Г.П.Дементьев. Большой вклад в создание планера корабля «Буран» внесли директор ТМЗ С.Г.Арутюнов и его заместитель И.К.Зверев. Кроме того,  в  создании орбитального корабля принимали участие большое число отечественных предприятий. Отметим лишь некоторые:
НПО АП (Н.А.Пилюгин, В.А.Лапыгин) - система управления;
НИИ КП (Л.И.Гусев, М.С.Рязанский) - радиокомплекс;
НПО ИТ (О.А.Сулимов) - телеметрические системы;
НПО ТП (А.С.Моргулев, В.В.Сусленников) - система сближения и стыковки;
МНИИ РС (В.И.Мещеряков) - системы связи;
ВНИИ РА (Г.Н.Громов) - система измерения параметров движения при посадке;
МОКБ "Марс" (А.С.Сыров) - алгоритмы участка спуска и посадки;
ЛИИ (А.Д.Миронов, К.К.Васильченко) - летающие лаборатории, горизонтальные летные испытания;
ИПМ РАН (А.Е.Охоцимский) - средства разработки и отладки математического обеспечения;
Уральский электрохимический комбинат (А.И.Савчук, В.Ф.Корнилов) - электрохимический генератор;
Уральский электрохимический завод (А.А.Соловьев, Л.М.Кузнецов) - автоматика электрохимического генератора; И многие и многие другие.

Первый и, к сожалению, единственный беспилотный полет ОК «Буран» был запланирован непродолжительным: два витка, или 206 минут полета. В грузовом отсеке корабля в качестве полезной нагрузки размещался блок дополнительных приборов с телеметрической аппаратурой и дополнительными аккумуляторами. В соответствии с его задачами и программой были задействованы состав и режимы работы бортовых и наземных систем (см. https://www.youtube.com/watch?v=EiSB-ivQiy8&feature=youtu.be)

Наземный комплекс управления, мозговым центром которого является ЦУП, в первом полете ОК «Буран» задействовал шесть наземных станций слежения, четыре плавучие станции и систему связи и передачи данных, состоящую из сети наземных и спутниковых широкополосных и телефонных каналов связи.
В 6 часов 00 минут по московскому времени МРКК «Энергия-Буран» отрывается от стартового стола и почти сразу же уходит в низкую облачность. Проходит 8 минут участка выведения. В 6 ч 08 минут 03 секунды завершается работа РН, и ОК «Буран» начинает первый самостоятельный полет. Высота над поверхностью Земли составляет около 150 км, и, как это предусмотрено баллистической схемой полета, выполняется довыведение ОК на орбиту собственными средствами. Первый маневр происходит в зоне связи наземных станций слежения, второй - над Тихим океаном. Передача телеметрической информации о втором маневре проходит по трассе «ОК - плавучая станция слежения в Тихом океане - стационарный спутник связи - ретрансляционная станция «Орбита» в Петропавловске-Камчатском - высокоэллиптический спутник связи - подмосковный ретрансляционный пункт – ЦУП» протяженностью более 120000 км. Правильность заданной ориентации ОК  подтверждается как принимаемой телеметрической информацией, так и «картинкой» с бортовой телекамеры, размещенной по продольной оси ОК за остеклением кабины. Четко работает командная радиолиния, исполняются передаваемые из ЦУП команды на управление телеметрической и телевизионной системами ОК. Проходит полтора часа полета, БЦВК рассчитывает и сообщает в ЦУП параметры тормозного маневра для схода с орбиты. В 9 часов 11 минут, когда ОК находился на высоте 50 км, стали поступать доклады: «Есть прием телеметрии!», «Есть обнаружение корабля средствами посадочных локаторов!», «Системы корабля работают нормально!». В этот момент он находился в 550 км от взлетно-посадочной полосы и, хотя его скорость уменьшилась, она все же в 10 раз превышала скорость звука. До посадки оставалось чуть больше 10 минут... И в 9 часов 24 минуты 42 секунды после выполнения орбитального полета и прохождения почти 8000 км в верхних слоях атмосферы, опережая всего на 1 секунду расчетное время, «Буран», борясь с сильным встречно-боковым ветром, мягко коснулся взлетно-посадочной полосы и после небольшого пробега в 9 часов 25 минут 24 секунд замер в ее центре. Над ним, прощаясь, пронесся самолет сопровождения... Необычно красивая, правильная и изящная посадка 80-тонного корабля! Просто не верится, что полет беспилотный. Кажется, что самый хороший летчик не смог бы посадить «Буран» лучше.
Осуществленная успешно система  «Энергия-Буран», опередившая свое время, доказала триумф  советской космонавтики и промышленности. Это был грандиозный проект. В его создании принимали участие 86 министерств и ведомств и 1286 предприятий СССР. Однако в политическом отношении советские ученные, инженеры и рабочие, создавшие уникальную систему «Энергия-Буран», все-таки опоздали с первым полетом космического челнока. В 1985 году к власти приходит Горбачев, который своим  политиканством и предательством  привел к разрушению отечественной промышленности и развалу СССР. Это  отразилось  и на крахе проекта «Энергия-Буран». С 1991 года эту систему перевели из Программы вооружений в Государственную космическую программу для решения народнохозяйственных задач. В 1992 уже полностью был собран второй экземпляр орбитального корабля, но запуск его не состоялся, потому, что наступили лихие девяностые. Проект был законсервирован, а в 2003 и вообще закрыт. Это стало трагедией для людей, посвятивших более 10-ти лет решению этой грандиозной задачи. Единственным утешением для них стало «межправительственное соглашение о стыковке корабля «Спейс Шаттл» со станцией «Мир» в июне 1995 года, наши инженеры использовали подготовленные технические материалы по стыковке корабля «Буран» со станцией «Мир». И хотя во время этой стыковки были подтверждены все технические решения по «Бурану», было обидно наблюдать, что стыковался не «Буран», а американский «Шаттл». Впрочем орбитальная станция «Мир» в 2001 году была  сведена с орбиты и затоплена в Тихом океане. А почти готовый «Буран» был в 2004 году  продан в технический музей немецкого города Зинсхайм.
Свой первый и единственный космический полет «Буран» совершил 15 ноября 1988 года, сделав два витка вокруг Земли, после чего произвел посадку в автоматическом режиме  с использованием бортового компьютера, в отличие от «Шаттла», который традиционно совершал последнюю стадию посадки на ручном управлении. Полет «Бурана» в космос и спуск его на Землю в автоматическом режиме под управлением бортового компьютера с отклонением от графика на секунду  и  с ювелирной точностью посадки с отклонением на 5 метров – это действительно триумф отечественной науки и техники. Тогда, тридцать лет назад, полет «Бурана» обсуждал весь мир и все газеты пестрели заголовками «Русское чудо». И этот первый и последний полет «Бурана» был занесен в книгу рекордов Гиннеса,  который до сих пор не побит ни американцами, ни китайцами. Что же касается России, то  завод, на котором в СССР собирался «Буран», в этом году был выставлен на «Авито», как банкрот  на продажу.


Сегодня имя Николая Алексеевича  Пилюгина носит ведущий российский разработчик и производитель систем управления ракетно-космической техникой «Научно-производственный центр автоматики и приборостроения» (бывший НИИАП).  Я не удивлюсь, если и этот НИИ после серьезной недавней неудачи по управлению запуском ракеты «Союз» в космос с космонавтами на борту обанкротят и продадут, как Тушинский машиностроительный завод.