Одна из самых известных разработок Конструкторско-технологического института научного приборостроения СО РАН — система для контроля параметров колесных пар — вещь самая, что ни на есть земная: поезда, как-никак, ездят по поверхности нашей планеты. Однако специалисты создают и такую аппаратуру, которая используется для изготовления объектов, наблюдающих за нами сверху, из далекого космоса. «Наука в Сибири» рассказывает о многолетнем уникальном, плодотворном партнерстве КТИ НП с одним из гигантов российской космической отрасли ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнёва».
Для того, чтобы создавать современную, способную конкурировать на рынке продукцию, ИСС требовалось улучшение характеристик выпускаемых космических аппаратов. «Достичь этого можно было внедрением самых передовых зарубежных и отечественных технологий (в том числе, и измерительных), материалов и комплектующих изделий, так что мы решили создать новую российскую кооперацию, в первую очередь из числа научных и образовательных учреждений. Одним из наших отечественных партнеров стал и КТИ НП СО РАН, — вспоминает заместитель директора отраслевого центра трансформируемых механических систем ОАО «ИСС» Александр Величко.
«Не ошибусь, если скажу, что одним из важнейших направлений развития космической техники является постоянное совершенствование целевой аппаратуры спутников. Ее ключевой частью являются антенны различного назначения и конструктивного исполнения, предназначенные для работы в требуемых частотных диапазонах. Особая сложность в изготовлении и, соответственно, большие финансовые и временные затраты выделяют крупногабаритные трансформируемые антенны в отдельный сегмент, работать в котором по силам только самым передовым компаниям в мировой отрасли», — продолжает Александр Величко. — Нужно сказать, что АО «ИСС» выбирает партнеров и поставщиков очень скрупулезно. Мы стараемся до начала контрактных отношений узнать смежника поближе, познакомиться с руководителями и специалистами, производственной, испытательной и научной базой, всесторонне рассмотреть их предварительные предложения, провести совместные совещания, где устраивается «мозговой штурм» стоящих технических проблем, которые предстоит решать вместе».
Первый заключенный между АО «ИСС» и КТИ НП СО РАН договор касался технологического оборудования для настройки крупногабаритных трансформируемых рефлекторов (с диаметром более 20 м) при их изготовлении на базе распределённых датчиков расстояния. Примечательно, что заказчик поставил ряд жёстких условий: срок выполнения договора — 5 месяцев, а датчики расстояния должны быть в десятки раз дешевле и компактнее существующих зарубежных. Институт успешно справился с поставленной задачей. В установленные сроки он разработал и поставил автоматизированную систему для контроля позиционирования их поверхности на стапеле, причем, выполнил свои обязательства быстро и эффективно, включая монтаж и настройку оборудования на производственной площадке ИСС. «Результаты здорово помогли нам на этапе первичного освоения технологий создания таких рефлекторов», — подчеркивает Александр Величко.
Первый реализованный проект заложил основу дальнейшего сотрудничества, которое продолжается и развивается уже более семи лет. В течение этого времени были реализованы несколько опытно-конструкторских работ.
Среди них — создание оптоэлектронного комплекса контроля развертывания крупногабаритных трансформируемых систем. Специалисты КТИ НП СО РАН должны были продумать, изготовить, смонтировать, провести пуско-наладочные действия, а также осуществить ввод в эксплуатацию такой структуры, которая могла бы координировать, документировать и анализировать процесс разворачивания КТС, а также вести мониторинг на предмет обнаружения внештатных ситуаций, при этом формируя базу данных. Созданный комплекс уже несколько лет успешно эксплуатируется специалистами ИСС.
Еще одна выполненная для АО «ИСС» работа — изготовление и поставка рабочего места на базе станка с числовым программным управлением для формирования дихроичной структуры контурных рефлекторов, которая определяет диаграмму излучения приёма антенны. Этот комплекс позволяет, используя метод абляции (испарения) под действием лазерного луча, формировать сложные рисунки на пространственных криволинейных поверхностях в тонких металлизированных пленках. Причем, процесс формирования изображения координируется системой программного управления самого станка. Здесь оказался востребованным опыт КТИ НП в части применения лазерных технологий для синтеза различных элементов (структура аналогичного назначения была поставлена по контракту в Китай).
«Кроме того, у нас в институте впервые в стране разработана, создана, проверена и передана АО «ИСС» современная автоматизированная система управления тепло-вакуумными испытаниями космических аппаратов, в том числе с имитацией внеземных условий, — говорит директор КТИ НП СО РАН доктор технических наук Юрий Васильевич Чугуй. — С ее помощью проводят различные тесты в крупноразмерной горизонтальной вакуумной камере ГВУ-600 (ее объем — более 600 м3). Она способна обеспечить анализ нештатных ситуаций, выполнять процесс прекращения всех процедур в режиме «сохранение объекта испытаний», контролировать более 103 различных точек изделия в диапазоне -150 ÷+150 0С. Благодаря оригинальному алгоритму, основанному на физических свойствах объекта испытаний и стенда, производится расчет управляющих сигналов и их последовательность, обеспечивающая проведение термобалансных тестов по сотням точек одновременно, причем, в режиме реального времени».
По словам руководителя этого проекта заместителя директора Александра Григорьевича Верхогляда, систему отличает большое количество контролируемых, анализируемых и управляемых параметров, значительный динамический диапазон их изменения, непрерывность осуществления испытания в течение 720 часов без единого сбоя и отключения. «Расчетный срок эксплуатации комплекса — 17 лет, — поясняет заместитель директора КТИ НП СО РАН кандидат физико-математических наук Михаил Федорович Ступак. — Это оборудование изготовлено в рамках коренной модернизации экспериментальной базы АО «ИСС» для полноценного проведения всех необходимых проверок космических аппаратов с учетом нового стандарта их времени использования (до 15 лет). В настоящее время испытательная камера является чрезвычайно востребованной, она работает 24 часа в сутки без перерывов круглый год, и между подразделениями ИСС существует жесткая конкуренция за возможность доступа к ней».
Также в КТИ НП СО РАН создан не имеющий мировых аналогов многоканальный активный комплекс обезвешивания для проведения модальных испытаний крупногабаритных трансформируемых систем (КТС) в условиях имитации невесомости. «Он имеет уникальные технические характеристики и позволяет производить наземную экспериментальную отработку КТС космических аппаратов, в том числе, рефлекторов диаметром около 50 метров, — комментирует Юрий Чугуй. — В настоящее время осуществляются ОКР по изготовлению, поставке заказчику, монтажу, пуско-наладочным работам и вводу в эксплуатацию опытного варианта, что позволит в итоге обеспечивать оснащение спутников рефлекторами сверхбольшого диаметра и солнечными батареями высокой мощности».
Несколько лет назад АО «ИСС» и КТИ НП СО РАН заключили договор на выполнение разработки телескопической спицы для рефлектора диаметром до 48 м. «Сейчас на нашем предприятии идет сборка рефлектора антенны с диаметром апертуры 40 м, в составе которого находятся 8 спиц, механизмы раскрытия которых спроектированы и изготовлены Конструкторско-технологическим институтом научного приборостроения», — говорит Александр Величко. Он отмечает, что выбор принципов, которые необходимо было заложить, продолжался долго. Вначале КТИ НП СО РАН предлагал очевидные, зарекомендовавшие себя в промышленности и на транспорте решения, но они по разным критериям не подходили для космического применения и задач, поставленных перед механизмом. «Тем не менее, проблема была с блеском решена: институт спроектировал и изготовил устройство — оно, перемещаясь внутри трубы, в прямом и в обратном направлении, последовательно выдвигало и раскрывало сначала концевое, а затем промежуточное звено спицы», — комментирует Александр Величко.
Он вспоминает: «Работы по сборке и испытаниям второй и последующих спиц КТИ НП провел на производственных площадях «ИСС». Бригада специалистов института, состоящая из конструкторов и слесарей-сборщиков, работая с 8 часов утра до позднего вечера, героически завершила эту работу. Понимание необходимости напрячь в нужный момент все силы, пожертвовать личным временем и интересами ради дела вызвало большое уважение с нашей стороны. Это касается всех работников КТИ НП, участвовавших в этой эпопее, но хочется особо отметить вклад главного конструктора спицы Дмитрия Скокова и руководителя темы Александра Верхогляда».
Сотрудничество ИСС и КТИ НП динамично развивается по нарастающей. В настоящее время специалистами КТИ НП выполнены опытно-конструкторские работы по созданию уникальной измерительной системы для контроля формы 10 метрового зеркала телескопа для оптической обсерватории в рамках Национального проекта «Миллиметрон», нацеленного на исследование далёких галактик. Одновременно разрабатываются измерительные технологии для исследования деформаций лепестков телескопа при криогенных температурах (имитация космических условий).
Как-то во время «Решетнёвских чтений» (а они проводятся в «ИСС» ежегодно) директор Отраслевого центра крупногабаритных трансформируемых механических систем Владимир Иванович Халиманович после доклада специалистов КТИ НП обронил примечательную фразу: «Нам сильно повезло, что в орбите нашего сотрудничества оказался КТИ НП. Мы даже не думали, что рядом с нами существует такая уникальная организация: порой у меня складывается такое ощущение, что институт может решить любую проблему. По крайней мере, все поставленные нами задачи КТИ НП воплощает успешно».
Подготовила Екатерина Пустолякова
Фото: предоставлены КТИ НП СО РАН
