История электротехники - Коллектив авторов

Приведенные примеры показывают, что термоэмиссионные ЯЭУ имеют значительные перспективы применения в космической технике будущего и достаточно высокий коммерческий потенциал.

Аппараты оперативного наблюдения и дистанционного зондирования Земли. Головной организацией в СССР, а затем в России по разработке и изготовлению электротехнических систем искусственных спутников Земли, созданию, обеспечению пусков и эксплуатации КА для оперативного метеорологического, экологического и гелиогеофизического мониторинга, изучения природных ресурсов Земли и контроля чрезвычайных ситуаций является Научно-производственное предприятие Всероссийский НИИ электромеханики (НПП «ВНИИЭМ»). Он основан в сентябре 1941 г. академиком А.Г. Иосифьяном. В годы войны основной продукцией являлись источники электропитания для различных радиостанций, передвижных электростанций и др. В конце 40-х годов институт разрабатывает и выпускает бортовое оборудование для первых отечественных ракет (электрические машины, коммутационную аппаратуру, электрические преобразователи), что определило его дальнейшие работы по космической технике [8.54–8.57].

Первая межконтинентальная баллистическая ракета Р-7, созданная под руководством СП. Королева, с помощью которой запускались первые спутники и станция «Восток», была оснащена электрооборудованием, созданным во ВНИИЭМ. Эта работа была достойно отмечена, и свой первый орден — Трудового Красного Знамени — институт получил в 1961 г. после полета Ю.А. Гагарина, а главный конструктор А.Г. Иосифьян был удостоен звания Героя Социалистического Труда.

Первый запуск в 1963 г. созданной в институте космической электротехнической лаборатории «Омега» («Космос-14») определил направление деятельности на многие годы.

Институт под руководством его директоров А.Г. Иосифьяна, Н.Н. Шереметьевского, В.И. Адасько, С.А. Стомы последовательно наращивает потенциал головной организации по созданию среднеорбитальных космических аппаратов серий «Метеор», «Метеор-Природа», «Ресурс-О» и высокоорбитального, геостационарного КА «Электро», электромеханических устройств для КА других организаций. Одновременно институт участвует в реализации крупных государственных космических программ и международных проектов (орбитальные станции «Салют», «Алмаз», «Мир», «Альфа», ракеты тяжелого класса «Протон» и др.).

Для обеспечения функционирования космических аппаратов в НПП «ВНИИЭМ» разработаны изделия и системы с уникальными характеристиками:

1) силовой гироскоп — гиродин. Двенадцать гиродинов установлены на орбитальной станции «Мир»; быстроходный ротор массой 40 кг вращается с 10 000 об/мин в магнитных подшипниках, что обеспечивает срок службы в вакууме десятки тысяч часов в настоящее время; наработка составляет более 65 тыс. ч;

2) двухкоординатный электропривод сканирующего зеркала, применяется для телевизионной аппаратуры искусственных спутников Земли и обеспечивает получение качественных изображений облачного покрова, земной и водной поверхностей; управление движением сканирующего зеркала обеспечивается с погрешностью, значение которой близко к разрешающей способности интерферометрического измерителя перемещений;

3) шаровой двигатель-маховик с магнитным подвесом, разработанный для космической станции «Алмаз», используется в качестве электромеханического исполнительного органа системы, ее ориентации и стабилизации;

4) бесщеточные двигатели постоянного тока, работающие в течение десятков тысяч часов в агрессивных средах и вакууме; они установлены в системах терморегулирования, жизнеобеспечения и других системах КА и космических кораблей; на станции «Мир» работает более 100 таких двигателей.

Кроме названного оборудования в НПП «ВНИИЭМ» созданы и другие уникальные приборы, в частности: приводы систем ориентации солнечных батарей, построители местной вертикали, электрореактивные двигатели малой тяги, статические преобразователи повышенной частоты систем электропитания, бортовые криогенные системы радиационного типа, электроприводы информационно-измерительной аппаратуры КА и др.

Одним из важнейших направлений деятельности НПП «ВНИИЭМ», которое развивается с 60-х годов, является создание автоматических КА оперативного наблюдения и дистанционного зондирования Земли.

Работа велась по трем основным направлениям:

создание государственной метеорологической космической системы с использование КА «Метеор», «Метеор-2» (главный конструктор А.Г. Иосифьян) и «Метеор-3» (главный конструктор В.И. Адасько);

создание космических комплексов для оперативного природно-ресурсного и экологического наблюдения «Метеор-Природа» и «Ресурс-О» (главный конструктор Ю.В. Трифонов);

создание высокоорбитальных геостационарных К А «Электро-1» (главный конструктор Ю.В. Трифонов);

создание единой оперативной системы глобального экологического и геогелиофизического мониторинга из космоса, космические аппараты нижнего и верхнего ярусов которой функционируют соответственно на солнечно- и геосинхронных орбитах на основе средне- и высокоорбитальных многоцелевых космических платформ (главный конструктор Ю.В. Трифонов).

В 80–90-е годы в институте были созданы новые космические аппараты оперативного наблюдения и дистанционного зондирования Земли — геостационарный метеорологический КА «Электро-1» и среднеорбитальные КА на солнечно-синхронных орбитах «Метеор-Природа» № 3–4 и 2–4 и «Ресурс-01» № 1–4, а также комплексы уникального электрооборудования для КА.

31 октября и 4 ноября 1994 г. с космодрома Байконур были осуществлены запуски космических аппаратов «Электро-1» №1 и «Ресурс-01» № 3. Начался очередной этап развертывания российской двухъярусной системы оперативного обзорного наблюдения «Планета-О» в интересах народного хозяйства, обороны страны и международного сотрудничества.

Метеорологический геостационарный космический аппарат «Электро-1» № 1, получивший международное наименование GOMS, выведен ракетой-носителем «Протон» с разгонным блоком в точку 90° восточной долготы и с помощью бортовой корректирующей двигательной установки переведен в заданный рабочий диапазон 76±0,5° восточной долготы. Космический аппарат природоресурсного и экологического мониторинга «Ресурс-01» № 3 выведен ракетой-носителем «Зенит» на солнечно-синхронную, широтно-стабилизированную по высоте и местному времени орбиту в диапазон высот 663–690 км.

Накопленный четырехлетний опыт летных испытаний и эксплуатации космических систем GOMS и «Ресурс-О» с КА «Электро-1» № 1 и «Ресурс-01» № 3 показал, что бортовые и наземные комплексы и КА в целом спроектированы, разработаны, изготовлены и отрабатываются с учетом самых современных требований по надежности и длительности гарантированного ресурса; космические системы уже в ходе летно-космических испытаний способны обеспечить потребности многочисленных отечественных и зарубежных потребителей оперативной гидрометеорологической и природоресурсной информацией.

Первый российский геостационарный (высота орбиты 36 тыс. км) гидрометеорологический космический аппарат «Электро» вошел в систему гидрометеоспутников наряду с космическими аппаратами США, Японии, Европейского космического агентства. Каждые 2–3 ч от этого КА получается и рассылается через Всемирную метеорологическую службу информация о состоянии погоды на большей части восточного полушария, каждый час — гелиогеофизическая информация о радиационной и магнитной обстановке в космосе. Информация оперативного наблюдения и контроля состояния окружающей среды с космического аппарата «Ресурс-01», находящегося на солнечно-синхронной орбите со средней высотой 675 км, широко применяется в регионах России, а также принимается и обрабатывается в Швеции в интересах многих фирм и организаций Европы.

10 июля 1998 г. ракетой-носителем «Зенит» в новый высотный диапазон 818–846 км был выведен четвертый КА серии «Ресурс-01». Кроме традиционного природоресурсного комплекса в его составе имеется аппаратура для проведения радиационно-метрических, гелиогеофизических, а также метеорологических измерений.

В области международного сотрудничества НПП «ВНИИЭМ» имеет установившиеся научно-технические связи со многими организациями, в том числе с фирмами CNES (Франция), INEN (Италия), «ОНВ system» (Германия), «Technion» (Израиль), «Suparco» (Пакистан) по установке научной аппаратуры и ее сопровождению со служебными системами на космических аппаратах «Ресурс-01».

2 КА «Омега» — 1963 г.

36 КА «Метеор» — 1964–1978 гг.

22 КА «Метеор-2» — 1975–1993 гг.

7 КА «Метеор-3» — 1984–1994 гг.

7 КА «Метеор-Природа» — 1974–1983 гг.

4 КА «Ресурс-01» — 1985–1998 гг.