Медцентр «Литех» спонсор темы
3
«Мозги» для «Бурана». Как зеленоградские микроэлектронщики участвовали в самой масштабной советской космической программе 28.10.2021 ZELENOGRAD.RU

Легендарный советский шаттл «Буран» — вершина развития отечественной космонавтики. Его первый и единственный триумфальный полёт осенью 1988-го надолго «утёр нос» Америке и закрыл тему «звёздных войн». Рассказываем о судьбе уникального орбитального корабля и о том, какую роль в его успехе сыграли зеленоградские микросхемы и их разработчики.

На самолёте — в космос!

Идея многократного использования космических кораблей, внешне напоминающих самолёты, появилась на заре освоения космоса. Уже в конце 1950-х годов в нескольких конструкторских бюро разрабатывали самолётоподобные космические аппараты — как управляемые пилотами, так и беспилотные. Отечественными предшественниками «Бурана» стали разработки ОКБ Микояна: беспилотные орбитальные ракетопланы «БОР» и воздушно-орбитальный самолёт «Спираль». Эти разработки рассматривались в первую очередь как военные, поскольку казалось очевидным, что противостояние США и СССР в скором будущем выйдет на космические высоты.

В 1972 году в США стартовала масштабная национальная программа Space Shuttle («космический челнок»). В СССР, изучив параметры будущего корабля, пришли к выводу, что он готовится для военных целей, поскольку размеры и мощность позволяли ему выводить в космос ядерные боеголовки, создавая угрозу безопасности нашей страны.

Ответом «Шаттлу» должен был стать «Буран», предназначенный сдерживать США в военно-космической сфере, отправлять на орбиту и возвращать с неё космонавтов, полезные грузы (в первую очередь спутники), проводить военные и гражданские научные исследования. Для этого в Союзе собирались построить минимум пять кораблей, чтобы совершать ежегодно около 30 полётов.

Ударная космическая стройка

Работа над уникальной космической системой, состоящей из ракеты-носителя «Энергия» и многоразового корабля «Буран», велась более двенадцати лет. Главным разработчиком орбитального корабля стало НПО «Молния» — его специально создали в 1976 году на базе трёх КБ. Основной площадкой для сборки и испытаний кораблей были цеха Тушинского машиностроительного завода. Генеральным директором и главным конструктором «Молнии» был назначен Глеб Лозино-Лозинский, прежде занимавшийся проектом «Спираль» и истребителями «МиГ».

В середине 1970-х годов специалисты рассматривали различные варианты исполнения «Бурана» и ракеты-носителя. В итоге для корабля был выбран планёр, очень близкий по схеме к тому, который создавали американцы.

Первый полномасштабный «Буран» по самолётной схеме был изготовлен в 1984 году. Он представлял собой бесхвостую машину самолётного типа c треугольным крылом переменной стреловидности.

Сборке корабля предшествовал громадный объём научных работ и испытаний. Помимо разработки конструкции самого корабля требовалось решить смежные задачи: как доставить космоплан к месту старта, как защитить корабль от перегрева, а его систему управления от жёсткого космического излучения, как организовать автоматическую посадку и другие.

За годы работы были созданы тысячи новых материалов и технологий, продвинувших космическую отрасль далеко вперед. В самой масштабной за всю историю советской космонавтики стройке приняли участие десятки конструкторских коллективов, сотни заводов, тысячи лабораторий и около 2,5 миллионов специалистов. Бюджет программы составил 16,4 миллиарда рублей.

Как быть с радиацией?

Зеленоградские предприятия «Микрон», «Ангстрем» и другие тоже приняли активное участие в создании «Бурана». В основном зеленоградцы проектировали и производили для корабля «Буран» элементную базу — компоненты, из которых состоят все электронные приборы и устройства.

В частности, зеленоградским микроэлектронщикам пришлось решать одну из важнейших задач: как защитить систему управления космоплана от жесткого космического излучения.

Как рассказал «Зеленоград.ру» Станислав Клейн, в те годы молодой специалист «Ангстрема», для «Бурана» была разработана серия радиационно стойких микросхем. До этого не было специализированных микросхем, устойчивых к сбоям, вызванным действием радиации. Проблемы безопасности решали троированием систем вычисления. Проще говоря, компьютер состоял из трёх одинаковых блоков, и на выходе их сигналы сравнивались: два одинаковых сигнала шли в обработку, а единичный сигнал, считался отклонением. Та же троированная мажоритарная система сохраняется до сих пор, только теперь она делается внутри логики микросхемы.

Опечатанный портфель и охранник с пистолетом

«В середине 1980-х годов для тех, кто разрабатывал систему управления будущего ракетоплана, подготовили техническое задание на новую серию логических микросхем, которые были бы в диапазоне напряжения и питания такие же, как 564-я серия, но при этом более радиационно стойкие. Это серия 1526», — вспоминает главный конструктор «Ангстрема» серии 1526 Павел Машевич.

Изучив техническое задание, специалисты «Ангстрема» пришли к выводу, что создать микросхему с такими параметрами… невозможно. Чтобы сделать её радиационной стойкой, нужно понизить напряжение и при этом повысить быстродействие. Значит, нужно изменить техзадание.

Легко сказать: изменить! Аналогичное вводные дали не только «Ангстрему», но и предприятиям в Новосибирске и Павловском посаде. Пришлось Машевичу объехать их, согласовать изменения со всеми разработчиками и собрать более пятнадцати подписей. Между тем, на техзадании стоял удвоенный гриф секретности — с такими бумагами запросто за ворота не выйдешь.

«В тех поездках по стране мой портфель был опечатан, а меня сопровождал вооруженный пистолетом (взятым на «Ангстреме в «секретке») сотрудник нашего предприятия в штатском. В его задачу входила охрана портфеля с секретными документами, — рассказывает Павел Машевич. — В ходе согласования подписей мне слегка приоткрыли тайну — я узнал, что эти микросхемы требуются для системы управления нового космического аппарата. Обычно у таких изделий два названия: одно закрытое — буквенно-цифровой код, понятный специалистам (мне оно ни о чем не говорило), а другое открытое, которое потом используют в СМИ. Название «Буран» — открытое, и в то время оно не фигурировало. В результате мне удалось договориться с заказчиками и провести корректировку техзадания».

«Мне позвонили прямо во время полёта „Бурана“…»

Над разработкой микросхем серии 1526 на «Ангстреме» трудился небольшой коллектив, человек шесть-восемь. Серию вместе с запуском первых годных образцов разработали очень быстро — всего за полгода, впоследствии ей потребовалась всего одна коррекция.

«С точки зрения логики, разработка такой микросхемы была довольно простой задачей, однако там были свои сложности, — вспоминает Машевич. — Во-первых, у нас не было аналогов. Во-вторых, технология, которую мы разрабатывали, чтоб изготовить устройство, удовлетворявшее космическим требованиям, была весьма непростой. Мы провели множество экспериментов с помощью установки „Исследователь“, которая воздействовала на образцы жестким излучением заданной мощности. На испытаниях и на постановке технологии было задействовано уже множество сотрудников предприятия».

Испытания серии прошли в обычные сроки. Все работы заняли около двух лет. Миновало еще несколько лет, и создатели радиационно стойких «мозгов» для нового космического аппарата получили обратную связь — узнали, как показало себя их детище.

«Когда „Буран“ совершал свой полёт, мне на работу позвонили и сказали, что прямо сейчас по орбите летит космический аппарат, для которого мы разрабатывали серию микросхем 1526, и что наши устройства сработали штатно», — рассказывает Павел Машевич.

По итогам полёта причастные к этой работе сотрудники «Ангстрема» получили государственные награды. В память об этом событии в музее Зеленограда хранится серия значков, посвящённая уникальному полёту космического корабля «Буран».

«Что ты выбираешь, медаль или орден?»

Активное участие в создании отечественного космоплана приняли и несколько сотрудников завода «Микрон»: начальник цеха сборки микросхем Серафима Громова, ведущий специалист «Микрона» Рудольф Ковалёв, оператор фотолитографии Валентина Фомина, ведущий инженер НИИМЭ Александр Панкратов и другие.

Как и их коллеги с «Ангстрема», они не знали, для какой программы работают.

«Всё было засекречено, — пояснил „Зеленоград.ру“ Александр Панкратов, — делает человек микросхему и делает, а куда её потом запихнут… Секретность в том и состояла, что производителям ничего не нужно знать. Пришло распоряжение отгрузить, например, сто микросхем, отобранных по отдельному специальному параметру, а куда они, зачем…»

По словам Александра Львовича, на «Микроне» для системы управления «Бурана» изготавливали микросхемы памяти.

«Было такое изделие — оперативная память РУ8, РУ9, — рассказывает Панкратов. — НИИМЭ завод „Микрон“ делал РУ8, а Ангстрем разработал РУ9 — это одна и та же „память“, микросхемы немного отличались друг от друга — всего одним выводом. Поскольку „Ангстрем“ не справлялся с объемами поставок, часть заказа на РУ9 передали на наше предприятие. Я был разработчиком электрической схемы, топологом. И поскольку отличия между РУ8 и РУ9 небольшие, я придумал делать базовый матричный кристалл — изменением только металла и контактных окон можно было делать хоть РУ8, хоть РУ9».

Непосредственно в разработке схемы участвовало три человека, а выпускал эту микросхему коллектив, куда кроме разработчиков входили измерители, технологи (которые, по выражению Панкратова, и пекли эти «пирожки») и другие специалисты.

Изготовление заказа заняло три года. Согласно техзаданию, нужно было отобрать микросхемы максимальной надёжности. Для этого пришлось купить в МИФИ специальный аппарат, который проверял микросхемы особым прецизионным образом на утечки. Таким образом, нужное количество схем, которые могли безотказно работать достаточно длительное время, отобрали и отправили «куда следовало».

«Только потом я узнал, что они работали в „Буране“, — делится воспоминаниями Панкратов. — Однажды ко мне пришёл технолог Рудольф Ковалёв и сказал: „Александр Львович, что ты выбираешь, медаль или орден?“ „Конечно, орден“ — сказал я». «Орден тебе пока не положен, получишь только медаль», — засмеялся Ковалёв (я был самый молодой из награжденных, мне лет 35 было, а по тогдашним порядкам орден прежде медали не давали). Я спросил: «А за что медаль-то?» «А за то, — сказал Ковалёв, — что наши РУ9 благополучно отлетали на „Буране“».

Сам Рудольф Александрович был удостоен звания лауреата Ленинской премии (в коллективе соавторов), за личный вклад в разработку микросхем КР537 РУ8 (КМОП ОЗУ ёмкостью 16 Кбит) и организацию серийного выпуска интегральных схем, позволившего, в частности, реализовать технологический процесс, получить опытные образцы и наладить впервые в СССР производство СБИС ОЗУ емкостью 16 кбит.

Оператору фотолитографии Валентине Ивановне Фоминой вручили орден Трудового красного знамени. А талантливому инженеру Серафиме Андреевне Громовой, возглавлявшей сборочный цех «Микрона» с 1971 по 1978 годы, за разработку устройств и блоков системы управления «Бурана», присвоили звание Героя Социалистического труда.

Заметим, что разработки, сделанные на «Микроне» и «Ангстреме» для «Бурана», продолжают жить и сегодня. Оперативная память РУ8, РУ9 до сих пор применяется в военной технике, она не потеряла актуальности, и завод продолжает её выпускать небольшими объемами.

Почему «Буран» был лучше «Шаттла»

Советские конструкторы сумели превзойти технические характеристики американского «Шаттла». При длине корабля 36,4 метра, размахе крыла — около 24 метров и стартовой массе более 100 тонн, из которых 14 тонн приходилось на топливо, наш ракетоплан мог поднять на орбиту 30 тонн и вернуть на Землю 20 тонн грузов — в то время как максимальная масса полезной нагрузки американского «челнока» составляла 24 тонны.

Но главным преимуществом «Бурана» была система автоматического управления. Его способность выполнять весь полёт и посадку без участия человека стала основным отличием от американского «челнока», который мог садиться только в ручном режиме.

Тем не менее, по просьбе космонавтов в «Буране» было добавлено и ручное управление посадкой. Хотя первый полёт планировался в беспилотном режиме, в носовом отсеке корабля с прицелом на будущее устроили кабину для экипажа из двух-четрёх человек и шести пассажиров. В средней части корабля имелся грузовой отсек с открывающимися створками. В нём располагались манипуляторы для погрузки-разгрузки.

Для управления кораблём и поддержки его работы использовалось более 50 бортовых систем, четырёхкратно дублированных на случай аварии. Объём программного обеспечения «Бурана» составлял гигантские по тем временам 100 мегабайт. Всё это обеспечивало возможность пребывания «Бурана» на орбите в течение 30 суток.

Подготовка к полёту

Учитывая размеры корабля, перевозить его к месту запуска по земле было невозможно. Специально для воздушной транспортировки «Бурана» и элементов ракеты-носителя «Энергия» к месту сборки и старта усовершенствовали самолёт ВМ-Т «Атлант», бывший стратегический бомбардировщик 3 М. А затем для перевозки «Бурана» был создан самый большой в мире транспортный самолёт Ан-225 «Мрия».

Для вывода «Бурана» на орбиту создали двухступенчатую ракету-носитель «Энергия». Её можно было использовать и для запуска других космических аппаратов.

Для орбитального маневрирования «Буран» был оснащён двумя двигателями.

Спускался корабль с помощью 46 двигателей газодинамического и аэродинамического управления, в конце использовался тормозной парашют. Для посадки «Бурана» доработали отдельную полосу на Байконуре и на двух запасных аэродромах в Приморье и в Крыму. Кроме того, в резерве держали ещё 14 аэродромов, в том числе за рубежом — на Кубе и в Ливии.

205 минут триумфального полёта

В первый полёт «Буран» должен был отправиться 29 октября 1988 года, но на последней минуте старт отменили из-за неполадки — не отошла площадка с приборами прицеливания. Новому старту 15 ноября 1988 года не помешали даже суровые погодные условия — низкая облачность, проливной дождь со снегом и шквалистый ветер.

«На стартовом комплексе, подсвеченная ослепительно белым светом прожекторов, стоит ракета под низким облачным потолком, на котором тускло светится огромное пятно отраженного света. Порывы сильнейшего ветра обрушивают на ракету снежную крупу вперемешку со степным песком… Многим в тот момент подумалось, что „Буран“ не случайно носит своё имя», — говорится в статье Вадима Лукашевича «Буран: факты и мифы».

«Картина старта была яркой и скоротечной. Свет прожекторов на стартовом комплексе исчез в клубах выхлопных газов, из которых, подсвечивая это огромное бурлящее рукотворное облако огненно-красным светом, медленно поднялась ракета, как комета со сверкающим ядром и хвостом, направленным к земле! Обидно коротким было это зрелище!» — пишет Лукашевич.

С помощью ракеты-носителя в штатном режиме космоплан вышел на орбиту и совершил два витка вокруг Земли. Полёт длился 205 минут. На орбите все системы работали штатно. В полёте состоялось четыре сеанса связи, на борт передали информацию для спуска и посадки, в том числе направление ветра в районе ВПП посадочного комплекса. Электронные «мозги» «Бурана» учли этот фактор, что едва не стало причиной катастрофы…

За что «Буран» едва не взорвали в воздухе

Полёт «Бурана» вошёл в историю и в Книгу рекордов Гиннесса как триумфальный. Но был момент, когда судьба корабля висела на волоске. Перед самым приземлением космоплан заставил наблюдателей поволноваться, «заложив» манёвр, повергший в шок всех находившихся в командном пункте. Вместо захода на посадку с юго-востока, корабль резко сменил курс и стал заходить на ВПП с северо-востока, на время пропав из поля зрения антенн.

Позже главный конструктор «Молнии» Глеб Лозино-Лозинский вспоминал: «…После того, как „Буран“ вышел на орбиту, я своими глазами видел, как в Центре управления полётами „группа товарищей“ заранее готовила „Сообщение ТАСС“ о том, что из-за таких-то и таких-то неполадок (они изобретались тут же) благополучно завершить этот эксперимент не удалось. Эти люди особенно оживились, когда, уже заходя на посадку, „Буран“ вдруг начал неожиданный манёвр…»

Когда корабль внезапно сменил курс, первая реакция руководителей полёта была: «Отказ системы управления! Корабль нужно подрывать!» Как раз на такой случай на борту «Бурана» были заложены тротиловые заряды системы аварийного подрыва объекта. Казалось, космоплан обречён. Спас его заместитель Лозино-Лозинского по лётным испытаниям Степан Микоян — он предложил подождать, что будет дальше. А «Буран» тем временем разворачивался для захода на посадку.

Позже выяснилось, что вероятность выбора автоматикой корабля такой траектории была менее 3%, однако в сложившихся погодных условиях это было наилучшее решение бортовых компьютеров! Посадка прошла с ювелирной точностью.

Опережая на секунду расчётное время, «Буран» изящно коснулся ВПП и, пробежав 1620 метров, замер в её центре с отклонением от осевой линии (допущенным из-за сноса встречным ветром) всего на 5 метров.

«Буран» погибает…

Все специалисты, причастные к созданию «Бурана», считали, что отечественная космонавтика сделала огромный шаг вперёд — от дорогостоящих одноразовых средств выведения на орбиту к многоразовым космическим транспортным системам. Всего по программе было построено три корабля, последний ещё не был закончен, но уже была заложена основа для второй серии. Казалось, теперь полеты станут интенсивнее, появятся новые прибыльные направления применения космической техники. Но этому не суждено было сбыться.

Прошло всего два месяца после успешного полёта «Бурана». Коллектив НПО «Молния» пребывал в эйфории. И вот однажды главный конструктор Глеб Лозино-Лозинский вызвал к себе заместителя Владимира Скороделова и сообщил ему невероятную новость: «Буран» погибает, военные отказались от него, предстоит заняться поиском и обоснованием новых задач гражданского применения для «Бурана».

"Эти слова привели меня в шок, — вспоминает Скороделов. — 12 лет напряженной работы и успешное решение сложнейшей научно-технической задачи в конечном результате привели в тупик. Одним из объяснений произошедшему может быть то, что наши заокеанские оппоненты, создав многоразовую космическую систему Space Shuttle и убедившись, что у нас имеется альтернатива, отказались от реализации программы «Звёздных войн». Мы, как водится, последовали их примеру, тем более что с финансами у нас образовалась большая проблема".

Наступили перестроечные времена, экономический кризис конца 80-х годов, и на дорогостоящий проект не осталось средств. В 1990 году работы по программе «Энергия-Буран» были приостановлены. После 1991 года политико-экономическое устройство страны изменилось, упадок экономики усугубился, а программа, носившая военный характер, была уже не актуальна в эпоху разрядки международных отношений. В 1993 году финансирования перестало хватать даже на то, чтобы отапливать здания, где работали специалисты Байконура, и охранять космодром. И хотя готовность материальной части корабля и наземной инфраструктуры позволяла совершить в 1994 году пилотируемый запуск «Бурана», но изыскать необходимые для этого 8,5 миллиардов рублей не смогли, и программа «Буран» была полностью свернута.

В 1993 году в Парке Горького был установлен полноразмерный макет ракетоплана «Буран БТС-001» (изделие 0.01) для использования в качестве аттракциона, где он и простоял до 2011 года. После этого его в 2014 году перевезли на ВДНХ — сегодня это интерактивный музейный комплекс «Буран».

«Юра, мы приехали!»

После закрытия программы «Буран» корабли остались храниться на Байконуре. В 2002 году летавший в космос корабль был уничтожен — его повредила рухнувшая крыша монтажно-испытательного корпуса.

Второй и последний из достроенных кораблей вместе с макетом корабля также находится на Байконуре и сегодня является предметом судебных разбирательств.

Более двадцати лет назад «Бураны» принадлежали России. В 1996 году президенты России и Казахстана Борис Ельцин и Нурсултан Назарбаев создали совместное предприятие с гослицензией на космическую деятельность, в счёт покрытия стоимости акций которого российская сторона передала ему недостроенные корабли.

В 2011 году предприниматель Даурен Муса выкупил эту компанию и переименовал её в «РКК Байконур». Сегодня лётный экземпляр «Бурана» и его макет находятся на балансе этой казахстанской компании и принадлежат Мусе.

В мае 2021 года в монтажно-заправочный комплекс космодрома Байконур проникли уличные художники и разрисовала граффити недостроенный космический корабль «Буран». Они написали на челноке «Юра, мы приехали» и «Прежде чем лететь к звездам, человеку нужно научиться жить на Земле».

Отдам «Бураны» за голову хана

В сентябре 2021 года российские специалисты из НПО «Молния», создавшего «Буран», побывали на Байконуре и осмотрели корабль. Они обнаружили, что полётный экземпляр космоплана без должного обслуживания разрушается, что его атакуют вандалы, а ангар находится в аварийном состоянии и в любой момент может рухнуть. Если условия хранения «Бурана» не изменятся, машина будет утрачена. Об этом глава «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин через фейсбук сообщил владельцу «Буранов».

В ответ Муса признал, что готов отдать корабли России, если ему передадут священный артефакт казахского народа — останки последнего казахстанского хана Кенесары: «Я готов был и так подарить эти Бураны России взамен на голову Кенесары хана», — написал Муса.

Упомянутый хан в середине 19 века возглавлял национально-освободительное движение казахов за независимость от Российской империи, но был взят в плен на территории нынешнего Кыргызстана и казнён в 1847 году. В Казахстане верят, что голова хана находится в России — то ли в Эрмитаже, то ли в Кунсткамере Петербурга, хотя музеи отвечают, что такого экземпляра у них нет. Где находится голова Кенесары хана и цела ли она, неизвестно.

Слишком дорогое удовольствие

«Буран» называли кораблём, опередившим своё время. Если в других космических вехах две супердержавы США и СССР шли «ноздря в ноздрю», то автоматическую авиационную посадку многоразового корабля американцы смогли повторить только в 2000-е годы, и то в гораздо меньших масштабах. «Буран» мог бы слетать в космос ещё сотню раз, однако его успешный старт 15 ноября 1988 года так и остался единственным. И дело не только в политико-экономических проблемах и недостатке финансирования. «Буран» оказался чрезвычайно дорогой машиной, хотя и превзошёл самые смелые ожидания.

По мнению специалистов, грандиозный проект создания космических челноков был изначально экономически нецелесообразен — амбициозная советская программа «Энергия-Буран» не оправдала себя, так же как и программа Space Shuttle, закрытая в 2011 году.

Автоматизированные беспилотные системы сделали в принципе ненужными пилотируемые корабли — и это стало слишком дорогим удовольствием, в том числе для США. Одноразовые пуски ракет-носителей гораздо выгоднее, в том числе и потому, что несмотря на кажущееся техническое совершенство космических челноков, их надежность и безопасность оставляла желать лучшего, что доказали частые аварии заокеанских кораблей и гибель экипажей.

Тем не менее, колоссальные инвестиции СССР в «Буран» не были напрасными. Без этого масштабного проекта научно-технический прогресс и технологический рывок страны был бы невозможен. Усилия по разработке орбитального корабля и ракеты-носителя привели к созданию множества новых материалов, ракетных двигателей, радиотехнических изделий и технологических наработок, которые востребованы и сегодня. В том числе они широко используются в отечественной и зарубежной космонавтике. Так что уникальный опыт «Бурана» не пропал даром.

«Зеленоград.ру» благодарит специалиста «Ангстрема» Станислава Викторовича Клейна, главного конструктора «Ангстрема» серии 1526 Павла Романовича Машевича, начальника отдела проектирования фотошаблонов НИИМЭ Александра Львовича Панкратова, менеджера по связям с общественностью «Микрон» Екатерину Лемзякову и директора по коммуникациям НИИМЭ Алексея Дианова за помощь в подготовке этой статьи.

Читайте также
Другие статьи об истории нашего города и его окрестностей
Статьи про историю нашего города редакции «Зеленоград.ру» помогает делать медицинский центр «Литех Зеленоград» — здесь принимают анализы на все возможные показатели, в том числе на антитела к COVID-19. По промокоду Zelenograd.ru — скидка 15%. В «Литехе» удобный график работы — открываются в 7 утра; и низкие цены — так как медцентр является официальным представительством лаборатории «Литех». Адрес: улица Каменка, корпус 1805. Телефон 8-929-647-18-05. Инстаграм @Lytech_zel
Станьте нашим подписчиком, чтобы мы могли делать больше интересных материалов по этой теме


E-mail
Реклама
Реклама
Обсуждение
Юрий Евстифеев
29 октября
Нужно спасти "Буран" от вандалов!
АлёнкА skorpik
29 октября
Есть чем гордиться!!!
А кто то говорил что мы делали галоши и продолжает так думать...
Добавить комментарий
+ Прикрепить файлФайл не выбран