От Фау-2 до Гагарина: как сотрудники РКС научились управлять ракетами

12 апреля 1961 года советская ракета семейства Р-7, «Восток», вывела в космос первый корабль с человеком на борту. Это событие навсегда останется для всего мира символом 20 века, а для нашей страны – свидетельством подвига послевоенного поколения, которое смогло с нуля создать передовую ракетно-космическую промышленность. Среди ее «отцов-основателей» – специалисты НИИ-885 (сегодня ­– АО «Российские космические системы», РКС) – Михаил Рязанский, Николай Пилюгин, Михаил Борисенко, Евгений Богуславский. Под руководством этих людей советские инженеры научились управлять ракетами и менее чем за два десятилетия прошли путь от копирования немецкой Фау-2 до создания ракеты-носителя, выведшей в космос Юрия Гагарина.

Разработка автономных и радиотехнических систем управления (СУ) ракет после 1952 года стала основной тематикой для НИИ-885, созданного в 1946 году. В то время не удавалось обеспечить точность автономными (инерциальными) средствами, и задача высокоточного управления решалась совместным применением автономных и радиотехнических систем. Разработки автономных СУ в институте велись под руководством главного конструктора Николая Пилюгина, а создание радиотехнических систем – главного конструктора Михаила Рязанского.

 

Укротители ракет

 

Первоначально специалисты института максимально использовали опыт и наработки немецких специалистов – система управления Фау-2 была тщательно изучена и воспроизведена с применением отечественной элементной база для использования на первой советской ракете Р-1, которая имела более высокие летно-технические характеристики по сравнению с Фау-2.

При этом пришлось идти непроторенным путем: потребовалось разрабатывать, изготавливать и заново отлаживать большую часть приборов и агрегатов системы управления. Для Р-1 была создана система боковой радиокоррекции БРК-1, работавшая в метровом диапазоне радиоволн по принципу удержания ракеты в равносигнальной зоне.

После отработки на практике немецких решений, советские конструкторы начали внедрять прогрессивные технические решения, на основе которых создавались качественно новые автономные и радиотехнические системы управления ракет следующих поколений.

Для ракет повышенной дальности в состав функций автономной системы управления были введены управление дальностью, стабилизация движения центра масс ракеты, управление скоростными параметрами и система регулирования опорожнения баков. Была разработана радиотехническая система управления дальностью метрового диапазона волн и система боковой радиокоррекции (БРК) трехсантиметрового диапазона волн.

Все это было проделано за считанные годы – от первого запуска Р-1 до начала испытаний Р-7 прошло всего девять лет, в которые уложились несколько поколений ракет.

 

Управление легендарной «семеркой»

 

Особым достижениям коллектива НИИ-885 стала разработка системы управления для ракеты Р-7 в 1957 году, которая вывела отечественную ракетную технику на мировой уровень и обеспечили опережающее развитиеотечественной космонавтики.

 

 

Для ракеты Р-7 была разработана радиосистема, работающая в сантиметровом диапазоне волн в импульсном режиме. Все траекторные измерения шести параметров движения ракеты в системе осуществлялись на основе использования отработанных принципов радиолокации и оригинальных способов определения частотных характеристик составляющих спектра импульсного излучения.

 

 

Р-7 была оснащена комбинированной – радио- и автономной – системой управления. Автономная система управляла ракетой на старте и на всех стадиях активного участка полета, а радиосистема корректировала движение ракеты в конце активного участка траектории по дальности и в боковом направлении по результатам траекторных измерений наземными средствами.

Наземная аппаратура располагалась на главном и зеркальном пунктах, размещаемых на расстоянии 250 км от старта по обе стороны от плоскости стрельбы. Система включала в себя также бортовую радиоаппаратуру, сопрягаемую с автономными приборами управления.

 

Полет Гагарина

 

 Во время эпохального запуска в космос корабля «Восток» с человеком на борту разработки советских предприятий космического приборостроения, которые сегодня собраны в холдинге РКС, позволили не только управлять ракетой-носителем, но также принимать и обрабатывать телеметрическую информацию, контролировать траекторию полета, передавать команды на борт, а также обеспечили телевизионную передачу изображения космонавта и автономную регистрацию параметров корабля и состояния Юрия Гагарина.

Автономная система управления ракеты-носителя включала в себя автомат угловой стабилизации, систему нормальной стабилизации, систему боковой стабилизации, систему регулирования кажущейся скорости, систему одновременного опорожнения баков и синхронизации уровней компонентов, а также автомат управления дальностью.

Систему управления третьей ступени также разрабатывали в НИИ-885 под руководством Николая Пилюгина. По ее командам осуществлялась стабилизация третьей ступени ракеты-носителя «Восток» с помощью специальных сопел, работающих на отработанном газе после турбонасосного агрегата жидкостного ракетного двигателя. Выключение двигателя третьей ступени и подача команды на отделение космического корабля выполнялись созданной в НИИ-885 системой радиоуправления при достижении расчетной скорости, соответствующей выведению корабля на заданную орбиту.

Научно-исследовательский институт точных приборов (НИИ ТП, входит в РКС), ранее НИИ-648, создал командную радиолинию (КРЛ) для первого корабля «Восток», с помощью которой с командно-измерительных пунктов передавались разовые команды на борт корабля. КРЛ обладала высокой помехозащищенностью от неорганизованных помех, надежностью, экономичностью, простотой в эксплуатации и обеспечила беспоисковое и бесподстроечное вхождение в связь.

Специалисты Научно-производственного объединения измерительной техники (НПО ИТ, входит в РКС), в то время – 5-го научно-исследовательского комплекса НИИ-88, разработали первую отечественную специализированную вычислительную систему автоматизированной обработки телеметрической информации «Старт», которая позволила получать информацию о физиологическом состоянии первого космонавта во время полета. Предшественник НПО ИТ также разработал автономную систему регистрации параметров корабля «Восток» и физиологических параметров космонавта Юрия Гагарина «Мир-В-1».

Созданный в Особом конструкторском бюро МЭИ (ОКБ МЭИ, входит в РКС) измерительный комплекс «Восток» позволил решить задачи радиотелеметрии, контроля траектории и телевизионной передачи изображения космонавта во время первого полета человека в космос. Радиотелеметрическая система «Трал» обеспечивала телеметрическую информацию о физических параметрах космонавта, работе систем жизнеобеспечения, состоянии и работе всех систем и агрегатов, о ходе полета, ориентации и других параметрах, и характеристиках систем корабля, а также о состоянии и работе систем первой, второй и третьей ступени ракеты-носителя.

 

«Ракетное» ускорение прогресса

 

Создание радиотехнических систем управления явилось важным стимулом для развития в стране вычислительной, полупроводниковой техники, микроэлектроники и самой радиотехники в области освоения новых диапазонов радиоволн.

Были исследованы и решены проблемы, связанные с построением высокостабильных генераторов, созданием высокочастотных усилителей большой мощности, построением фазоизмерительных систем высокой точности, изучены вопросы влияния струи ракетного двигателя, создания наземных и бортовых антенн различного класса.

Полученные в ходе этих разработок теоретические и экспериментальные результаты послужили базой для создания радиоэлектронных средств космических комплексов.

 

По материалам книги «История создания и развития АО «Российские космические системы»