ОТ НИЗКООРБИТАЛЬНОЙ К ВЫСОКОЭЛЛИПТИЧЕСКОЙ

После того, как КБ-1 было назначено головной организацией по системам противоспутниковой обороны, морской космической разведки и целеуказания и космической системы предупреждения, А.И.Савин реорганизовал свой коллектив. В ОКБ-41 были созданы СБ-410 , СБ-411 , СБ-412 и отдел 40 . СБ-410 поручена тематическая разработка в интересах системы ИС для перехвата и поражения неманеврирующих спутников Земли военного назначения, системы УС для наблюдения за акваторией Мирового океана и обеспечения данными целеуказания ракетных подводных лодок и кораблей ВМФ, системы УС-К для обнаружения стартов межконтинентальных баллистических ракет США и выдачи информации оповещения. Начальником бюро назначен В.Г.Хлибко .

Для тематического ведения работ был создан отдел, который возглавил С.Ш.Фрадков . Разработкой бортовых средств в его отделе занялось подразделение В.А.Обухова, наземных средств - подразделение А.М.Хованского.

СБ-411 поручены разработка принципов построения наземных комплексов, создание комплексов управления функционированием группировки космических аппаратов, программно-алгоритмического обеспечения систем ИС, УС и УС-К.

СБ-412 поручены разработка принципов построения и создание комплексов бортовой аппаратуры для систем ИС, УС и УС-К. Коллектив бюро также продолжил разработку бортовой аппаратуры для систем вооружения К-20, К-22, П-15.

Отдел 40 занимался разработкой электромеханических и радиоэлектронных элементов и устройств, оптических приборов, лазерной техники, бортовых электронных приборов цифровой автоматики.

В 1965 году был завершен эскизный проект системы УС-К с космическими аппаратами на низких околоземных круговых орбитах. Проектом предполагалось создание орбитальной группировки из 18 спутников.

Рассказывает главный научный сотрудник ЦНИИ "Комета" Ц.Г.Литовченко .

"Главным недостатком проекта было то, что, обоснованная в нем система, построенная на низкоорбитальных спутниках, требовала очень большого количества космических аппаратов и ракет-носителей для их вывода на орбиты. В 4-м ГУ МО поморщились, но проект утвердили. Однако Военно-промышленная комиссия осталась им недовольна. Недовольны были и мы сами, а потому все более склонялись к тому, чтобы ввести в состав будущей системы спутники на высокоэллиптических орбитах.

В чем преимущество высокоэллиптической орбиты? В апогее спутник, как бы, на несколько часов зависает над объектом, получая возможность спокойно и внимательно его "разглядеть". Количество спутников резко уменьшается. К недостатку относится огромная дальность наблюдения с аппарата, "висящего" на большой высоте, и возрастание, в связи с этим, требований к бортовой аппаратуре обнаружения".

Создание высокоорбитальной группировки позволило бы в несколько раз сократить количество космических аппаратов и ракет-носителей. Однако предстояло ответить на главный вопрос: возможно ли наблюдение за стартами ракет с высоты апогея около 40000 километров? Многие ученые считали, что наблюдение с такой большой высоты за такими малыми целями как баллистические ракеты невозможно.

В 1968 году А.И.Савин приступил к проработке проекта высокоорбитальной космической системы наблюдения. В.Н.Челомей постепенно отдалялся от решения проблем, и работы по космическому аппарату из ЦКБ машиностроения (такое название получило ОКБ-52 В.Н.Челомея после восстановления министерств) были переданы на Машиностроительный завод имени С.А.Лавочкина . В 1960 году, после смерти С.А.Лавочкина, завод оказался в тяжелом положении. Были закрыты основная тема - зенитная ракетная система "Даль" и проекты новых сверхзвуковых самолетов. Оставшись без заказов, ОКБ завода перешло в подчинение ОКБ-52 В.Н.Челомея, коллектив приступил к доводке и испытаниям крылатых ракет П-6, П-35, изготовлению крылатых ракет "Аметист" и П-25. В 1965 году самостоятельность была восстановлена, но заказов не прибавилось.

Заводское ОКБ возглавил Г.Н.Бабакин , который занялся поиском тем и направлений, достойных опытного и высококвалифицированного коллектива специалистов. От С.П.Королева он принял "лунную" тематику , но скудно финансируемые научные программы не могли "прокормить" коллектив.

Необходим был оборонный заказ. Сложная тема космической системы наблюдения за стартами баллистических ракет сулила перспективы. Однако директор завода И.Н.Лукин , уже "столкнувшийся" со спутниками Челомея (в 1963 году ему была поручена доводка космических аппаратов ИС), стал отговаривать Бабакина, считая, что ничего, кроме провалов, она не сулит. Все же, Г.Н.Бабакин принял решение взяться за разработку, и в 1968 году поручил возглавить проект О.Г.Ивановскому .

Ранее Ивановский работал в ОКБ-1 С.П.Королева, был заместителем ведущего конструктора первого искусственного спутника Земли и ведущим конструктором космического корабля "Восток" , на котором совершил полет Ю.А.Гагарин .

Рассказывает А.Г.Чесноков - главный конструктор космических аппаратов НПО имени С.А.Лавочкина.

"Приняв производственный задел и документацию ОКБ-52, О.Г.Ивановский основательно изучил материалы по низкоорбитальной системе и к середине 1969 года понял, что в ней что-то не то и ему эту задачу решать не следует. Его вердикт был достаточно четким:

- Это дохлая лошадь!

Со свойственной ему мудростью Г.Н.Бабакин стал искать, кому бы отдать проект. Я в то время разработал и сдал на вооружение два комплекса: самолет-мишень ЛА-17 и ЛА-17М и самолет-разведчик ЛА-17Р, освоил на заводах их серийное производство, а также сдал на вооружение морской комплекс П-6 с крылатой ракетой. Решение Г.Н.Бабакина было однозначным: передать проект УС-К ведущему конструктору Чеснокову, так как, либо он сделает систему, либо на него можно будет "повесить всех собак". Понимая сложность создавшейся ситуации, директор завода И.Н.Лукин вызвал меня и предложил взяться за лунную тематику. Я поблагодарил его и сказал, что мне, ведущему конструктору, всю жизнь занимающемуся военной тематикой, негоже переходить на научную. Второй мой довод заключался в том, что после диагноза О.Г.Ивановского никто, кроме меня, не возьмется за создание космического аппарата. В середине 1969 года меня назначили ведущим конструктором темы УС-К .

Ознакомившись с проектом ОКБ-52 и материалами США по системе "Мидас" , в соответствии с концепцией которой создавался низкоорбитальный проект УС-К, я полностью согласился с диагнозом О.Г.Ивановского. Вместе с М.А.Розенбергом мы проанализировали баллистику низкоорбитальной системы, и пришли к выводу, что из-за эволюции низких орбит число спутников в системе должно быть не 18, а 36. При условии обеспечения перекрытий работы по времени число спутников еще возрастет, и задача станет абсурдной.

Нам стало ясно, что "заброшенный" в СССР из США проект космической системы предупреждения "Мидас" является дезинформацией, и что американцы такую систему создавать не собираются. Видимо, вовремя остановившись, они сделали ставку на нашу любовь ко всему иностранному. Какое-то время их расчет оставался верным.

Единственным оптимальным вариантом была высокоэллиптическая орбита. Д.М.Хорол подержал эту идею и принялся за расчеты. Наша совместная работа привела к хорошему результату - проект "завязался". Однако Г.Н.Бабакин , проявив осторожность, не стал подписывать техническое предложение - большой объем проведенных ранее работ и авторитет создателей низкоорбитальной системы "давили" на него.

На помощь пришел заместитель Г.Н.Бабакина - И.А.Скробко . Его как раз переводили главным инженером 3-го главка министерства, и руки у него, как говорится, были развязаны. Скробко утвердил техническое предложение и подписал письмо министру общего машиностроения С.А.Афанасьеву . Уже на следующий день он сам доложил министру, добился его подписи и отправил техпредложение в ВПК Л.И.Горшкову ".

В 1969 году ОКБ-41 и НПО имени С.А.Лавочкина завершили новый "Высокоорбитальный проект УС-К" . В состав системы было предложено включить командный пункт со станцией управления и приема информации ( СУПИ ) и космическую группировку из четырех спутников на высокоэллиптических орбитах для обеспечения непрерывного наблюдения за заданным районом размещения межконтинентальных баллистических ракет. Находясь на орбите с высотой в апогее примерно 40000 км, наклонением 63 градуса к экватору Земли и периодом обращения вокруг Земли двенадцать часов, каждый из спутников должен был наблюдать за территорией США на протяжении шести часов непрерывно. Затем происходила подзарядка солнечных батарей и на следующем витке спутник вновь вел наблюдение. Впервые были предусмотрены сброс информации и управление с командного пункта по скоростной цифровой радиолинии.

29 сентября 1969 года, после выполнения НИР "Экватор" , было принято постановление ЦК и Совмина о начале опытно- конструкторских работ по системе УС-К со сдачей ее на вооружение в 1975 году. Изготовление аппаратуры радиотехнических устройств поручено Московскому радиотехническому заводу , ПО "Марийский машиностроитель" , Днепровскому машиностроительному , Подольскому электромеханическому заводам , Ленинградскому заводу радиотехнического оборудования и ряду других предприятий.

Продолжает А.Г.Чесноков .

"Техническое обсуждение проекта состоялось в кабинете у Б.В.Бункина в январе 1970 года. Докладчиками были: Б.В.Бункин и А.И.Савин от КБ-1 , Г.Н.Бабакин от нашего НПО, Д.М.Хорол от ЦКБ "Геофизика" .

Присутствовали также представители министерства и заказчика. Обсуждение было бурным. Некоторые не верили в реальность проекта и защищали низкоорбитальный вариант системы. Головное по системе КБ-1 было в Минрадиопроме , а наше НПО имени С.А.Лавочкина входило в состав Минобщемаша .

Проделав определенную работу над низкоорбитальным проектом, Минрадиопром воспротивился новому варианту системы. Усилиями заместителя председателя ВПК Л.И.Горшкова стабилизировать обстановку не удалось. Вопрос был вынесен к Д.Ф.Устинову . В назначенное время в его кабинете на Старой площади собрались министры С.А.Афанасьев и В.Д.Калмыков, главные конструкторы Б.В.Бункин, А.И.Савин, Г.Н.Бабакин, Д.М.Хорол, заведующий отделом ЦК КПСС Б.А.Строганов и другие. Я докладывал около двух часов. Затем под перекрестными вопросами рассказал обо всех бортовых системах космического аппарата, о состоянии и готовности кооперации, о баллистике, аппаратуре обнаружения, ракете. Во время ответов на вопросы мне помогали Г.Н.Бабакин, Д.М.Хорол, С.А.Афанасьев. Дмитрий Федорович убедился в реальности создания космической системы ПРН с аппаратами на высокоэллиптических орбитах.

В 1970 году мы получили подтверждение о том, что в США закрыта разработка системы "Мидас" и в режиме строжайшей секретности разрабатывается система "Имьюз" . Вскоре американцы вывели спутник раннего обнаружения стартов баллистических ракет "Имьюз" на орбиту с дальностью обнаружения 40 тысяч километров. Мы потеряли четыре года!"

Рассказывает Ц.Г.Литовченко .

"В январе 1970 года мы, наконец, приступили к реализации высокоорбитального проекта. Главным конструктором системы УС-К был Владислав Григорьевич Хлибко . Я отвечал за теоретическое обеспечение работы. Перед нами стояла весьма сложная задача создания системы обнаружения запусков баллистических ракет с вероятностью обнаружения одиночного запуска не менее 0,95 при частоте ложных обнаружений не более нескольких единиц в год. Для обнаружения группового запуска баллистических ракет эти требования были существенно выше. Аппаратура оптического наблюдения космического аппарата была предложена в двух вариантах - телевизионном и теплопеленгационном. Научным руководителем работ по всей бортовой инфракрасной аппаратуре обнаружения запусков ракет был назначен директор ГОИ имени С.И.Вавилова Михаил Михайлович Мирошников . Под его руководством и началась реализация двух вариантов проекта. Непосредственно телевизионным вариантом занимался коллектив Ленинградского ВНИИ телевидения . Директором института был Игорь Александрович Росселевич , главным конструктором - Петр Федорович Брацлавец .

Недостатком телевизионного варианта был малый динамический диапазон - трудно было отделить стартующую ракету от фона и определить, какой именно тип ракеты мы наблюдаем.

Главным конструктором теплопеленгационной аппаратуры был назначен Давид Моисеевич Хорол ( ЦКБ "Геофизика" ). Теплопеленгационный метод имел широкий динамический диапазон, и в этом заключалось его преимущество. Недостатком была его малая чувствительность - не всегда и не во всех условиях он позволял увидеть излучение двигательных установок ракеты. Несмотря на этот недостаток, был выбран теплопеленгационный метод. Наблюдая за определенным участком территории США, спутник получает информацию, которая регистрируется его инфракрасной аппаратурой. Эта информация представлена непрерывным потоком кадров, каждый из которых состоит из элементарных полей. Число претендентов на обнаруживаемый сигнал огромно, дальность наблюдения со спутника очень большая и добиться выполнения высоких требований только с помощью повышения чувствительности инфракрасных фотоприемников было невозможно. Тем более что фотоприемники, усилиями коллективов научных и промышленных организаций СССР, уже были доведены до уровня, близкого к потенциально достижимому пределу.

Проектирование системы и ее испытаний показали, что самым надежным является обнаружение излучения на начальном участке траектории баллистической ракеты, которое наблюдается лишь в пригоризонтной области на фоне излучения Земли и атмосферы. Все это привело нас к выводу о необходимости решить проблему выделения излучения стартующей баллистической ракеты не физическим путем, а средствами информатики.

Если фотоприемники исчерпали свои возможности, им на помощь должна прийти теория и практика программно-алгоритмического распознавания движущихся баллистических ракет. Надо сказать, что с самого начала мы разошлись с американцами в принципах построения и функционирования космических систем обнаружения стартов ракет.

В США решили, что информацию от спутников должны получать операторы, и, после проверки достоверности, передавать ее на командный пункт Стратегического объединенного командования. Таким образом в их автоматизированной системе оператор играл первостепенную роль. Наши военные поставили перед нами принципиально иную задачу. Необходимо было создать систему, формирующую информацию об обнаружении стартов баллистических ракет в непрерывном автоматическом режиме, где человек должен был играть второстепенную роль, которая сводилась к контролю функционирования аппаратуры.

Запомнился приезд на экспериментальный командный пункт одного из высокопоставленных генералов. Выслушав доклад, он посмотрел на наши индикаторы и произнес:

- Не годится!

- Почему? - спросили мы. Генерал подумал и ответил: - Посадишь солдата, - он будет о девушках думать, и, в конце концов, пропустит ракету. Посадишь генерала, - он, конечно, о девушках думать не будет, но зрение уже не то, и, в конце концов, тоже пропустит цель. Поэтому, дайте нам автоматику, и сделайте так, чтобы она не подводила. Разумеется, это была шутка.

Но спор о роли и месте человека в сложных автоматизированных системах продолжается до сих пор, и, думаю, до сих пор невозможно с полной уверенностью ответить на вопрос, кто выбрал абсолютно верный путь: мы или американцы. Мы взялись за разработку двух типов программно- алгоритмического управления системой. Первый тип - комплекс управления системой. Это - синхронизация вывода космических аппаратов на орбиты, точное определение их положения в пространстве и точное определение стартующих ракет относительно космических аппаратов. Для решения этой проблемы управления мы создали вычислительный комплекс с ЭВМ, разработанными в Московском Научно-исследовательском центре электронно-вычислительной техники ( НИЦ ЭВТ ). Главным конструктором ЭВМ были Ларионов и Пржиялковский .

Второй тип - комплекс обработки специнформации ( КОСИ ). ЭВМ для КОСИ создавалась под руководством М.А.Карцева . Разрабатывая этот комплекс, мы столкнулись с большими трудностями и не смогли уложиться в рамки требований об интенсивности ложных тревог.

Спутник наблюдения - это не только средство разведки, но и постоянно работающий научный инструмент. Снимая в процессе отработки системы каждые три секунды данные о поверхности Земли с нескольких спутников, мы начали получать колоссальный объем информации, и вдруг обнаружили, что некоторые фундаментальные физические законы, на которых строится активная радиолокация, попросту не работают. Занимаясь прикладными проблемами применительно к пассивной оптической локации, мы столкнулись с фундаментальными явлениями, и были вынуждены разрабатывать не только новые программы, но и, по существу, новую науку.

Ответственному руководителю комплексной бригады по созданию и отладке тракта автоматической обработки информации Г.В.Давыдову , его активным помощникам В.А.Гапону , С.Г.Тотмакову , А.М.Шеленкову , Н.П.Ереминой , Л.И.Лобынцевой , С.М.Аладашвили и другим сотрудникам института и смежных организаций кооперации пришлось потратить немало сил и энергии для решения этих вопросов.

Следует отметить, что в то время в стране не было высокопроизводительной вычислительной техники, способной обрабатывать получаемую информацию в реальном масштабе времени в заданном объеме. Информация была огромной, а масштаб времени очень мал - он ограничивался считанными минутами работы маршевого двигателя стартующей баллистической ракеты. Столкнувшись со сложнейшими проблемами, на решение которых неумолимо давили жесткие сроки, установленные руководящими органами, мы решили использовать опыт, уже накопленный при создании и эксплуатации зенитных ракетных комплексов . Провели математическое моделирование, применили его на практике, и убедились: все гораздо сложнее, чем мы предполагали даже при худших вариантах развития событий.

Напряженная борьба с ложными тревогами продолжалась несколько лет. Однажды произошел курьезный случай. На экране индикатора появилось много мелких отметок. Бились долго, но отметки не исчезали. Подключившись к решению проблемы, крупные ученые, как и положено, взялись за создание новых научных теорий. Одни считали, что это всплеск солнечной активности, другие отстаивали факт появления НЛО ... Кое-кто решил на основе этого явления защитить диссертацию. И вдруг, один из наших сотрудников совершенно неожиданно выяснил истину. Оказалось, что в аппаратуре... отпаялось заземление. Взяли паяльник - отметки пропали.

На экране индикатора есть так называемый терминатор - линия разграничения дня и ночи. С большой высоты спутник практически постоянно видит и темную, и солнечную части Земли. Человеческий глаз - весьма совершенный прибор. Переходя от света к тьме, он мгновенно реагирует, расширяя зрачок. Наши приборы - менее совершенны и не могут так адаптироваться к изменению освещенности. Сканируя то день, то ночь, "луч" космического теплопеленгатора, обязательно собьется. Поэтому проблему адаптации мы тоже решили на программно-алгоритмическом уровне".

Продолжает А.Г.Чесноков .

"Космическая кооперация Минобщемаша еще не была готова к реализации высокоорбитального проекта. Требовалось впервые в мире разработать космический аппарат с трехосной ориентацией и управляемый по трем осям. Кроме того, система управления, ориентации и стабилизации (СУОС) должна была обеспечивать стабилизацию аппарата по всем трем осям не хуже трех тысячных долей градуса в секунду и обеспечить точность наведения оптической оси бортовой аппаратуры обнаружения на район наблюдения не хуже одной десятой доли градуса. Все эти требования должны были выполняться в процессе движения космического аппарата по вытянутой высокоэллиптической орбите при изменении дальности наблюдения в течение шести часов в апогее орбиты.

Первое наше обращение к главному конструктору П.М.Кириллову головной организации - КБ-1 - было неудачным. Он отказался от разработки СУОС . Тогда мы обратились к главному конструктору по системам ориентации Арефьеву в Ленинград. Он также не поверил в нашу затею и отказался. Пришлось идти за помощью к начальнику 6-го приборостроительного главка Минобщемаша Б.В.Бальмонту .

Докладывали вместе с начальником отдела по системам управления нашей фирмы Н.Д.Капыриным . После доклада Б.В.Бальмонт обвинил нас в авантюризме и здорово "намылил шею", не скупясь в выражениях. Стало ясно, что поговорка "назвался груздем - полезай в кузов" про нас. Засучив рукава, мы сами взялись за реализацию своих идей.

Роль головной организации по разработке и изготовлению СУОС взял на себя директор Киевского завода автоматики имени Г.И.Петровского Минсудпрома В.М.Ярмола . Состав кооперации по СУОС был одобрен на заседании ВПК. Вскоре была сформирована очень дружная команда разработчиков из специалистов НПО имени С.А.Лавочкина , 301-й кафедры МАИ и Киевского завода автоматики . Непосредственными руководителями были Г.Н.Бабакин , Б.Н.Петров и В.М.Ярмола .

На Киевском заводе разработкой и изготовлением СУОС руководили главный конструктор В.Г.Попов , начальник СКБ И.Е.Глазунов , ведущие специалисты Ю.А.Корпачев, Ю.А.Киселев, Р.Хисамутдинов. В связи с тем, что завод имени Г.И.Петровского находился в Минсудпроме, серийное производство СУОС освоили "Сибирские приборы и системы" . Директором этого омского предприятия был В.И.Зайцев .

Для точного прицеливания на контролируемый район наблюдения и отслеживания его с высокой точностью необходимы базовые ориентиры. Такими ориентирами были выбраны Земля и Солнце. Своей продольной осью космический аппарат должен был ориентироваться на центр Земли, а поперечной осью - на Солнце. Оптические приборы должны были не только ориентировать оси аппарата по Земле и Солнцу, но и обеспечивать его развороты по всем трем осям в процессе отслеживания наблюдаемого района на рабочем участке орбиты. Такие высокоточные оптические приборы были разработаны в ЦКБ "Геофизика" под руководством главного конструктора В.И.Курушина и его главных специалистов Б.В.Медведева , В.С.Кузьмина , М.Г.Пирогова , В.А.Арефьева . В ЦНИИ "Комета" и НПО имени С.А.Лавочкина были созданы бортовая цифровая вычислительная машина и программы управления для космического аппарата. На нашей фирме разработку технических заданий и программ управления обеспечивали С.Д.Куликов, М.А.Розенберг, В.И.Лощенков, А.Е.Назаров, В.С.Дрейцер.

В качестве наблюдаемых нам были заданы ракетоопасные районы США, где на девяти ракетных базах разместились более 1000 межконтинентальных баллистических ракет. Системная задача баллистического построения орбитальной группировки для непрерывного контроля POP была предложена и блестяще решена группой баллистиков нашего НПО".

Конструкция спутника такова. Силовую основу образует цилиндрический приборный отсек, на верхней поверхности которого установлена приборная ферма с инфракрасным телескопом и оптическими датчиками системы ориентации. На нижней поверхности расположены шпангоут для стыковки с ракетой-носителем, двигательная установка и привод ориентации солнечных батарей. В качестве датчиков ориентации используются датчик серпа Земли, солнечные датчики и "инфракрасная вертикаль" Земли. Исполнительные органы - три силовых электромаховика и жидкостные ракетные двигатели. Система энергоснабжения включает солнечные батареи общей площадью 16 квадратных метров. Солнечная батарея состоит из двух панелей, а каждая панель - из шести основных и шести откидывающихся створок. Перед запуском откидывающиеся створки батареи укладываются вокруг корпуса спутника. Для покрытия пиковой нагрузки на рабочих участках орбиты используется аккумуляторная батарея.

Радиотехнические системы спутника используют четыре слабонаправленные антенны, установленные на откидывающихся штангах. Получив целевую информацию, инфракрасный телескоп передает ее через параболическую антенну, установленную на откидывающейся платформе. Телескоп имеет главное зеркало диаметром 50 сантиметров и мягкую четырехметровую бленду, раскрываемую с помощью специальных штанг.

Двигательная установка спутника состоит из четырех двигателей коррекции. Все двигатели объединены в две системы - основную и резервную. Стартовый вес космического аппарата 2 тонны, в том числе, вес инфракрасного телескопа 350 кг. Срок активного существования был доведен до 3-5 лет.