Проблемы создания СПРН (системы предупреждения о ракетном нападении)

Поначалу дело представлялось весьма простым. Достаточно создать по периферии страны, условно назовем "частокол", из сравнительно недорогих радиолокационных станций и таким образом обеспечить раннее обнаружение атакующих территорию СССР баллистических ракет. Под эту задачу радиотехническим институтом под руководством Александра Львовича Минца была создана радиолокационная станция 5Н15 , которая после первой модернизации стала называться 5Н15М , а после

второй - знаменитой 5Н86 .

Вполне закономерен вопрос: "А почему знаменитой?" Да потому что она - классический образец военной техники, который создан нашими талантливыми конструкторами и который удивительно дальновидно был задан заказчиком - 5 управлением 4 ГУМО. Более тридцати лет назад РЛС этого типа встали на боевую вахту, и пока адекватной замены им нет. Вот почему это классика. Вспомните АК-47 (автомат М.Т. Калашникова) . Более полувека он не сходит со сцены. Почти во всех точках (и "горячих", и "холодных") можно встретить неувядающий автомат Михаила Тимофеевича . Это и есть самое весомое подтверждение классики изделия.

Но к моменту ввода в строй первые радиолокационные станции раннего обнаружения баллистических ракет показали, что они не в состоянии в полном объеме решать задачу предупреждения о ракетном нападении. Это определялось уровнем требований, которые предъявлялись к системе ПРН. Коротко назовем их.

Система должна давать абсолютно достоверное предупреждение об атаке территории СССР баллистическими ракетами, т.е. ложная информация от системы должна быть практически исключена (уровень сравнимый с вселенской катастрофой).

При этом время предупреждения о ракетном нападении должно быть достаточным для принятия решения об адекватных действиях. Это требование должно выполняться при атаке БР с любого азимутального направления. Проведенные во 2-м институте Минобороны исследования показали, что эти высочайшие, противоречивые требования может выполнить только многоэшелонная система с различными физическими принципами построения информационных средств внутри эшелонов. Так заказчик пришел к выводу, что необходимо добиваться многоэшелонности СПРН с построением средств внутри нее и межэшелонов на различных физических принципах.

Первый эшелон было решено строить на базе космических средств обнаружения стартующих БР с датчиками в инфракрасном и телевизионной аппаратурой в видимом диапазонах. В состав этого эшелона для обнаружения стартующих БР были включены радиолокационные узлы загоризонтного обнаружения, использующие эффект возмущения ионосферы. Второй эшелон для обнаружения атакующих БР на конечном участке траектории их полета предлагалось создавать на базе надгоризонтных РЛС типа 5Н86 , серии "Дарьял" и других мощных радиолокаторов. Информация об обнаруженных баллистических ракетах, атакующих территорию Союза, от обоих эшелонов автоматически интегрировалась на командном пункте системы ПРН и также автоматически выдавалась в Ставку и другие высшие инстанции военно- политического руководства страны и Вооруженных Сил. Вот такая, на первый взгляд, незамысловатая стратегия развития системы предупреждения о ракетном нападении была подготовлена по заданию заказчика, и ему удалось убедить руководство Минобороны, Правительство СССР и Центральный комитет КПСС в ее правильности. Было выпущено большое число постановлений ЦК КПСС и Совета Министров СССР, определяющих направления, сроки и необходимые ресурсы для создания средств и системы ПРН.

Постановления постановлениями, но кто мог предвидеть, какие чудовищные трудности придется преодолевать заказчику и разработчикам, чтобы "оплатить" выданные векселя? Что потребовалось преодолеть, чтобы создать систему обнаружения стартующих баллистических ракет? Ведь надо иметь в виду то обстоятельство, что на момент принятия решения представления об информационных характеристиках факелов работающих двигателей баллистической ракеты в ИК- диапазоне были весьма смутными и приближенными. Более того, было абсолютно неизвестно, как в этом диапазоне "ведут" себя фоны Земли и Космоса при различных условиях наблюдения, времени года, времени суток и т.д.

По большому счету в стране вовсе не было необходимой исходной информации для безошибочного и грамотного построения системы обнаружения из космоса стартующих БР. При этом оказалось, что надо осваивать высокоэллиптические орбиты , создавать группировку из многих космических аппаратов, а управлять такой группировкой никто не умеет, даже теории подобного управления нет. Короче, как говорится, и пошло, и поехало. Проблемы стали нарастать непрерывно, как снежный ком.

Как описывает в своих воспоминаниях одну из бесчисленных проблем ветеран заказывающего управления, начальник ведущего отдела по космической системе обнаружения стартующих ракет, лауреат Ленинской премии B.C. Соболев :

"Главнейшей задачей, ради которой и было образовано 5 управление 4 ГУМО в 1956 году, являлось создание систем раннего обнаружения факта ракетного нападения на Советский Союз. Однако даже самые мощные и совершенные радиолокаторы могли обнаруживать ракеты только после их выхода из-за горизонта, что в зависимости от траектории полета могло составлять 2-6 тыс. км. Оставшегося до нападения времени с трудом хватало для попытки поразить противоракетами отдельные боеголовки, но было совершенно недостаточно для определения страны-агрессора и нанесения встречного удара по ней.

Учитывая это, войска ПВО страны в 1965 году задали КБ-1 ( ОКБ-41 ) разработку технических предложений по обоснованию и облику космической системы раннего обнаружения стартов баллистических ракет, прежде всего с территории США. Система должна была с высокой вероятностью и достоверностью определять время старта, его координаты, азимут стрельбы и количество стартовавших ракет.

Первые проработки в ОКБ-41 обнажили невероятную сложность и трудность проблем. Наиболее трудными оказались проблемы выбора типа бортовой аппаратуры обнаружения и орбитального построения группировки космических аппаратов. Расчеты показали бесперспективность радиолокационного метода из-за громоздкости и большого энергопотребления. Наиболее предпочтительным выглядел способ обнаружения факелов стартующих ракет с помощью датчиков, работающих в инфракрасном диапазоне волн. Но наземные и самолетные эксперименты не отдали предпочтения ни одному из основных типов такой аппаратуры: телевизионному и теплопеленгационному (они конкурируют и до сих пор). В результате около трех лет работы в этом направлении были сформулированы принципы построения системы на основе низкоорбитальной (около 300 км) системы , состоящей из 50 спутников и большого количества наземных пунктов приема информации. Учитывая малый ресурс бортовых систем и, следовательно, необходимость ежегодного запуска около 100 спутников, а также необходимость создания большого количества наземных пунктов, построение такой системы оказалось практически нереальным.

Однако эксперимент, проведенный из космоса Ленинградским НИИ телевидения ( ВНИИТ , П.Ф. Брацлавец ) по полигону Капустин Яр, дал неожиданно хорошие результаты, которые после пересчета позволили надеяться на возможность обнаружения ракет с высоты до 45 тыс. км.

На совещании в ОКБ-41 с участием ВНИИТ , ГОИ им. Вавилова , 5 управления 4 ГУМО и 45 ЦНИИ МО было решено разработать дополнение к эскизному проекту с высокоорбитальным построением космических аппаратов. В целях быстрейшей экспериментальной проверки принципов было предложено временно использовать наземный пункт управления и частично бортовые системы уже созданной противоспутниковой системы "ИС" .

Военно-промышленный "мир" раскололся на энтузиастов и пессимистов. А.И. Савин (начальник СКБ-4 ), П.Ф. Брапдавец ( ВНИИТ ), М.М. Мирошников ( ГОИ ), А.Г. Чесноков ( НПО им. Лавочкина ) добивались проведения экспериментальных пусков с целью подтверждения теоретических расчетов, а пять академиков дали свое заключение на дополнение к эскизному проекту, в котором утверждалось, что сделанные расчеты мало обоснованы и обнаружение стартующих ракет с высоты 45 тыс. км практически невозможно.

В значительной степени чашу весов в пользу дальнейших работ по высокоорбитальной системе удалось склонить благодаря энергичным действиям Заказчика в лице М.Г. Мымрина и М.И. Ненашева , которым удалось убедить в этом министра радиопромышленности В.Д. Калмыкова и заместителя председателя Комиссии Президиума Совета Министров СССР по военно- промышленным вопросам Л.И. Горшкова . В 1971 году вышло решение ВПК о проведении экспериментальных запусков пяти космических аппаратов на высокоэллиптические орбиты и проведении наблюдений за стартующими ракетами с высоты 45 тыс. км.

"Проснулись" и американцы, они закрыли экспериментальную низкоорбитальную систему "Мидас" и вывели на стационарную орбиту спутник "Имьюз", орбита которого находилась на долготе наших полигонов. Этот аппарат стал видеть пуски наших ракет. Сообщение об этом значительно прибавило решительности руководящим органам страны. Согласование и подписание необходимых решений проходило в ускоренном темпе. Особенно жесткую позицию по ускорению создания системы занял тогдашний член Политбюро ЦК КПСС и "куратор" военно-промышленного комплекса Д.Ф. Устинов .

Было принято постановление ЦК КПСС и СМ СССР о разработке и создании высокоорбитальной штатной системы с единым командным пунктом. Тем же постановлением была создана Государственная комиссия во главе с начальником 5 управления 4 ГУМО Михаилом Ивановичем Ненашевым , который по признанию руководителей многочисленных больших и малых предприятий, входящих в кооперацию, на протяжении полутора десятков лет был практически главным вдохновителем и руководителем всех работ по созданию и испытаниям системы.

Генеральный конструктор системы А.И. Савин был одновременно разработчиком конкретной аппаратуры и средств, в том числе: командного пункта системы, радиолиний управления и сброса информации, бортовых систем управления. При любых сбоях он, кроме общесистемных интересов, естественно рассматривался другими участниками кооперации как защитник своих разработок. А председатель Госкомиссии, свободный от "местечковых" интересов, был кровно заинтересован в нахождении истины, и это, при его феноменальных организаторских способностях и умении разговаривать с людьми без лишних "выкрутасов" приводило к наиболее эффективному и быстрому решению вопроса. Тем более что при необходимости он умел найти подходы и на уровне министров и главкомов.

Основную тяжесть по подготовке необходимых документов и оперативную работу, связанную с испытаниями системы "УС-К" , М.И. Ненашев возложил на дружный коллектив бывшего "своего" 4 отдела (начальник отдела B.C. Соболев ). Ведущим по системе был определен М.В. Демидов , а секретарем Госкомиссии - М.А. Воскобойник .

До создания штатной системы решением ВПК был предусмотрен запуск пяти экспериментальных космических аппаратов на высокоэллиптические орбиты со сбросом информации по ранее используемой в спутниках "Метеор" радиолинии "Кречет". Для приема информации были определены измерительные пункты Главного управления космических средств МО (ГУКОС) : НИП-6 на Камчатке , НИП-10 под Ленинградом и НИП-14 в Щелкове .

Первый аппарат ( Космос-520 ) был запущен 19 сентября 1972 года. Увиденный на мониторе НИП-14 Баб-Эль-Мандепский пролив и Африканский рог показали, что аппаратура функционирует нормально, но дня получения надежного обнаружения стартующих ракет и уверенности в успехе понадобилось более года и запуск еще одного космического аппарата. В этот период, для изучения явлений и "подозрительных" пятен на принимаемой картинке, дошли до выключения на одну минуту всего городка северного полигона ( Плесецк ), на который был нацелен космический аппарат. 24 декабря 1974 года телевизионной аппаратурой в ночных условиях была обнаружена, с сопровождением всех трех ступеней, стартующая с космодрома США "Ванденберг" МБР "Минитмен" , что положило конец всем сомнениям.

Учитывая, что задачи эксперимента были выполнены уже на первых космических аппаратах, Заказчик вышел с предложением - пятый аппарат, из предусмотренных решением ВПК, запустить на геостационарную орбиту . Было подготовлено специальное решение ВПК с выделением ракеты-носителя "Протон" и в октябре 1975 года пятый экспериментальный КА успешно запустили на стационар ( Космос-775 ).

Представители ГУКОС тогда говорили:

"Вы (имелось в виду ПВО) украли у нас хороший пуск". Как оказалось, предшествующий и следующий за ними пуски "Протонов" с "Лунниками" были аварийными. Таким образом, все пять аппаратов убедительно доказали то, в чем сомневались академики.

Правила гонки вооружений , которые в то время правили миром в сфере военно-промышленных разработок, заставляли приступать к созданию боевых (штатных) систем, не ожидая успешного завершения экспериментов. Так было и с первой космической системой обнаружения стартующих ракет с континентальной территории США ( УС-К ). Уже в 1975 году строительство объектов и создание штатных средств шло полным ходом. В этих условиях трудно переоценить значение того факта, что на ранней стадии к созданию системы УС-К были подключены первоначально созданные заказчиком в интересах ПРО специальное управление во главе с М.М. Коломийцем и 45 ЦНИИ МО во главе с И.М. Пенчуковым , оперативно "закрывающие" многие вопросы, возникающие в ходе строительства и монтажа оборудования.

Учитывая предельно сжатые сроки создания системы, Министерству обороны в лице заказчика - 5 управления 4 ГУМО приходилось брать на себя функции, не свойственные в обычном понимании, в том числе и доставку на объекты тяжелого оборудования и определение путей дальнейших разработок.

В отличие от американцев, в нашу космическую систему раннего предупреждения с самого начала были заложены требования об автоматической выдаче сообщения о ракетном нападении на самый высокий уровень. При жестких требованиях к достоверности таких сообщений это привело к решению: на первой стадии строить систему с наблюдением стартов на фоне "холодного" космоса, так как подстилающий фон Земли давал (особенно днем) большое количество помех. Тем не менее, борьба с ложными тревогами длительное время оставалась одной из главных проблем опытной и боевой эксплуатации системы. Особенно неприятным был блик, отраженный Атлантическим океаном от заходящего Солнца.

Для проверки программно-алгоритмического обеспечения командного пункта системы коллективом 45 ЦНИИ МО был разработан и доведен до "ума" имитационно- моделирущий комплекс, позволяющий "подбрасывать" на вход вычислительного комплекса обработки информации различные варианты налетов и таким образом выявлять слабые места последнего, а также отрабатывать действия боевых расчетов. Организаторами и исполнителями этой важной разработки были: А.Д. Курланов , Ю.А. Диденко , Е.В. Жадейко и другие сотрудники 45 ЦНИИ МО .

В разработках средств системы не обошлось и без ошибочных решений. Так, одним из основных требований к ракетно-космическому комплексу было заложено требование о немедленном возобновлении отказавшего космического аппарата, уже к следующему рабочему участку, т.е. через 18 часов после прихода сообщения об отказе. Соответствующее ТТЗ было выдано на ракету- носитель. Что-то похожее сумели создать только через 20 лет в качестве универсальной ракеты-носителя для среднего космоса. А для космического аппарата решили сэкономить (по весу) на телеметрической аппаратуре.

Такому решению способствовало то, что все пять экспериментальных аппаратов по существу не давали непонятных сбоев. Действительность по вводу в эксплуатацию космического аппарата (КА) штатной системы оказалась куда более драматичной. Аппараты, по выражению их главного конструктора А.Г. Чеснокова , "уходили со связи", а до причины этого удалось докопаться только через много дней и бессонных ночей путем тщательного анализа скупой телеметрии.

Как обычно в таких случаях, представители всех фирм-участниц на заседаниях Госкомиссии выступали на "отбой", а их специалисты-гении судорожно, самокритично и тайно изучали малейшие нюансы на телеметрических лентах. Председатель Госкомиссии М.И. Ненашев со своего председательского места вопрошал: "Где мой космический аппарат? Никто отсюда не уйдет, пока не будет найдена причина!". Часто такая причина узнавалась не сразу, а через несколько дней анализа от военпредов на предприятии, которые в силу сложившихся отношений были допущены в группу анализа. Таким военпредом был и представитель МО на НПО им. Лавочкина Лев Козмич Виноградов , имеющий за плечами опыт эксплуатации авиационной техники начиная с Отечественной войны.

Иногда эти причины были очень досадными. Только из-за отказов ИКЗ (индикатора конца заряда) и взрывов бортовой аккумуляторной батареи мы потеряли два или три аппарата. Были и глубоко научные проблемы, типа статических электрических зарядов , образующихся на любых "незаземленных" частях аппарата. Много усилий потребовали поиски оптимального орбитального построения с учетом ухода от засветок и неприятностей, связанных с переходом наблюдения с ночной поверхности Земли на дневную.

Существенную роль в разрешении этой проблемы сыграл ввод в состав орбитальной группировки аппарата на стационарной орбите, который подстраховывал другие КА на случай их засветки.

В январе 1979 года состоялось подписание акта Госкомиссии и выход постановления Правительства о принятии системы с бортовой аппаратурой обнаружения теплопеленгационного типа на вооружение, с рекомендацией в период 1979-1981 годы производить опытную эксплуатацию силами Министерства обороны и промышленности. Аппаратура телевизионного типа, хорошо работающая только на фоне чистого космоса или ночной Земли, так и не была принята на вооружение в этой системе.

К 1982 году опытная эксплуатация системы была успешно завершена, и приказом министра обороны СССР * 00176 от 27.12.1982 г. система "ОКО" была переведена в режим боевого дежурства с задачей наблюдения за ракетными базами, расположенными на континентальной части США.

По своей технической сложности и значению система УС-К на то время не имела себе равных и, безусловно, внесла неоценимый вклад в вопросы обеспечения сдерживания ядерной угрозы и стабильности в мире.

Вот такие же, на мой взгляд, интересные оценки мы находим в воспоминаниях, которые любезно нам предоставил Анатолий Григорьевич Чесноков - главный конструктор космического аппарата системы обнаружения стартующих БР:

"Баллистическое построение орбитальной группировки спутников на высокоэллиптической орбите (ВЭО) , выбранное для системы "УС-К", оказалось самым сложным из-за технических трудностей фазировки поочередной работы спутников. Расставленные в первоначальном варианте через 40* вокруг Земли на ВЭО спутники должны были обеспечить непрерывный контроль заданного района в условиях, когда вся система орбитального построения за год прокручивается вокруг Земли до 60*, а каждая орбита по своему эволюционирует по высоте перигея, наклонению и восходящему узлу. Потребовалось около 10 лет, чтобы изучить эволюцию орбит и обеспечить доведение устойчивости орбитального построения с 0,5 года до 5 лет.

Выбранный самый сложный вариант орбитального построения спутников на ВЭО из-за необходимости непрерывного поддержания фазировки системы вызвал в свою очередь необходимость установки на борт космического аппарата БЦВМ и разработки программного обеспечения для сохранения наведения с высокой точностью бортовой аппаратуры обнаружения (БАО) на заданный район.

Программы наведения потребовали в свою очередь разработки системы ориентации (СУОС) , управления по трем осям КА с высокой точностью. Для БАО КА в целях исключения "смаза" изображения потребовалось в СУОС и в системе ориентации солнечных батарей (СОСБ) обеспечить, при отслеживании КА района стабилизацию по трем осям КА не хуже 0,001 град/с.

Промышленность не была готова к реализации "пионерских" решений, заложенных в систему "УС-К" разработчиками. Потребовалось создавать новые производства в НПО им. С.А. Лавочкина , такие как экранированные камеры, уникальный полифилярный стенд, где проверяется фазировка СУОС и динамика движения КА при поиске Земли и Солнца, стенд проверки защиты от статического электричества, вибродинамические стенды для испытаний КА после сборки и т.п.

На Львовском объединении им. В.И. Ленина были созданы специальные производства по изготовлению БЦВМ и систем радиоуправления КА с обеспечением в производстве чистоты по второму классу и разработки специальной Львовской системы качества продукции.

На Киевском заводе реле и автоматики было освоено изготовление приводов солнечных батарей с волновыми редукторами по первому классу точности, обеспечивающими при движении СБ с размахом 10 м возмущения не свыше 0,001 град/с.

Особую неприятность доставили разработчикам разряды электростатического электричества на поверхности КА, которые выводили из строя БЦВМ и оптико-электронные приборы СУОС. В процессе отработки защиты от электростатических разрядов в полете только по этой причине отказали восемь КА.

При использовании высокоэллиптических орбит КА четыре раза в сутки пересекает электромагнитные, токовые и радиационные пояса Земли. При этом интегральная доза воздействия на бортовые системы КА превышает в десятки раз воздействие электромагнитных и радиационных поясов Земли по сравнению с геостационарной орбитой.

При обеспечении надежности и сроков активного существования, кроме защиты от воздействия радиационных поясов и электростатических разрядов, шла работа по отработке технологических процессов производства на всех предприятиях кооперации и внедрению системы контроля качества. Для обеспечения качества в производстве особое внимание было уделено технологичности КА, максимальной простоте конструкции и обеспечению удобства в эксплуатации. Для сокращения сроков разработки было изготовлено восемь стендовых КА для параллельного по времени проведения различных видов стендовых испытаний. За три года были разработаны, изготовлены и прошли все виды наземных испытаний комплектующие системы для восьми стендовых и двух летных КА.

19 сентября 1972 года с космодрома "Плесецк" ракетой-носителем "Молния" был выведен на ВЭО первый отечественный КА СПРН . По результатам обнаружения контрольных запусков отечественных МБР были внесены коррективы в бортовую аппаратуру обнаружения и уже через год 2 октября 1973 года был осуществлен второй запуск, который дал однозначный ответ на вопрос о возможности создания орбитальной группировки для системы предупреждения о ракетном нападении.

Основу надежности КА также составляет сохранение производства при постоянной партионной модернизации КА и его систем с повышением ТТХ системы в целом. При долголетнем поддержании производства сохраняются кадры разработчиков и изготовителей, отрабатывается и совершенствуется технология изготовления.

Разработанный КА системы "УС-К" для работы на ВЭО является универсальным для работы на других типах орбит. Так, 8 октября 1975 года был запущен впервые в СССР на геостационарную орбиту КА 74X6 * 2005 разработанный на базе КА 5В95 системы "УС-К" с незначительными отличиями.

Ссылки: