Дата рождения космического телевидения хорошо известна — это 7 октября 1959 года, когда советская автоматическая станция «Луна-3» впервые в мире сфотографировала невидимую обратную сторону Луны.
Уникальное фототелевизионное устройство (ФТУ) для этой станции было разработано в НИИ-380, г. Ленинград. СКБ-567, в то время еще не входившее в состав Института, проиграло конкурс на создание такого ФТУ, но продолжало работать в этом направлении.
В дальнейшем в самом Институте были созданы телевизионные устройства и системы собственной разработки, которые нашли широкое применение в космических исследованиях Луны и планет Солнечной системы, включая Землю. Институт, как многопрофильная радиотехническая организация системного плана, давал разработчикам большие возможности для получения, передачи, приема и обработки целевой телевизионной информации.
Телевизионные устройства, разработанные в период с 1959 по 1983 гг. (1 — ФТУ для первой съемки обратной стороны Луны (конкурс); 2 — ФТУ для КА «Марс-1»; 3 — ФТУ КА «Зонд-3»; 4 — ФТУ для КА «Марс-3, -4, -5»; 5, 6 — экспериментальные панорамные камеры; 7, 8, 9 — панорамные камеры КА «Луна-9», «Луна-19» и «Марс-4, -5»; 10, 11 — многозональные сканирующие устройства КА «Метеор-Природа», «Океан-О»; 12 — панорамная камера КА «Венера-13, -14»; 13 — камера для управления движением луноходов) |
Трехканальное сканирующее устройство высокого разрешения на ПЗС. (1980 г.) |
Был выполнен ряд разработок телевизионных устройств, обеспечивших многие приоритетные достижения отечественной науки в исследованиях Луны, Марса и Венеры, описанные в предыдущих разделах.
Они стали возможными благодаря созданию в Институте научной и инженерно-конструкторской школы космического телевизионного приборостроения и оптоэлектроники, получившей мировое признание.
Для ФТУ, выполнивших съемку Луны и Марса, были разработаны уникальные химико-фотографические процессы и устройства для их реализации в бортовых условиях, включая метод химической (маломассовой) защиты фотопленки от космической радиации.
Среди работ данного направления следует отметить создание оптико-механических устройств формирования сигналов изображения, оптимальных по качеству и надежности для работы в космических условиях, обладающих высокой механической прочностью, расширенным диапазоном спектральной чувствительности и хорошими массогабаритными ха-рактеристи ками.
Примером является разработка панорамных камер для первых лунных посадочных аппаратов «Луна-9» и «Луна-13».
Для управления луноходами использовалась комбинированная телевизионная система, состоящая из оптико-механических панорамных камер для топографической съемки поверхности Луны и малокадровой адаптивной по скорости передачи, чисто электронной системы МКТВ, отличающейся оригинальными инженерными решениями и используемой для управления луноходом при его движении.
Пятиканальное сканирующее устройство среднего разрешения. (1980 г.) |
Метрологический стенд для спектральной калибровки сканеров. (1983 г.) |
Большим успехом было создание панорамных телевизионных камер, работавших в экстремальных условиях на поверхности Венеры в составе спускаемых аппаратов (СА) станций «Венера-9, -10, -13, -14». Они выдерживали ускорение в 400 g при вхождении в атмосферу Венеры. Несмотря на то, что камеры находились внутри герметичных отсеков СА, их отдельные элементы к концу активной работы СА (наибольшее время — 120 минут) нагревались до температуры 400°С. Получение цветных панорам с поверхности Венеры — до сих пор непревзойденное мировое достижение.
В период с 1959 по 1983 годы в Институте были разработаны многие конструкции телевизионных устройств.
Разработками, выполненными для исследования Луны и планет, были заложены основы построения информационных комплексов для исследований из космоса природных ресурсов Земли и охраны окружающей среды, иначе называемых дистанционным зондированием Земли (ДЗЗ).
Самолетный 24-канальный комплекс АГРОС. (1994 г.) |
Были созданы и впервые испытаны в космосе многозональные оптико-электронные сканирующие устройства на ПЗС-структурах. Разработаны многозональные устройства среднего разрешения, наилучшим образом подходящие для решения различных задач мониторинга суши и водных поверхностей, работавшие в видимом, ближнем и дальнем ИК-диапазоне. В них используется оригинальный метод наклонного зондирования с коническим законом сканирования, ранее предложенный в Институте. Такого класса приборы в мировой практике появились значительно позже.
Принципиальной особенностью всех телевизионных устройств (многозональных сканеров) для систем ДЗЗ, отличающей их от других средств наблюдения Земли в оптическом диапазоне, является высокая фотометрическая точность измерений световых потоков в спектральных каналах, доходящая до единиц процентов. Помимо высокого отношения сигнал/шум, необходимого для реализации этих требований, должна быть обеспечена наземная и бортовая калибровка приборов и разработана система эталонированных средств и методов измерений. В Институте в течение многих лет для этих целей создавалась и поддерживалась необходимая метрологическая база.
Для наземной отработки приборов и методик наблюдений Луны и планет и в особенности для систем ДЗЗ были созданы экспериментальные самолетные комплексы. На базе самолета АН-2 — комплексы «Фотосканер-1, -2, -3 , -4» (1973 -1974 годы) для работы с геологическими и лесными службами, и 24-канальный комплекс «АГРОС» для самолета-лаборатории ТУ-134СХ.
В настоящее время разрабатываются новые телевизионные устройства для перспективных систем ДЗЗ и метеорологических наблюдений как с низкой орбиты («Метеор-3»), так и с геостационарной («Электро-Л»).
Квантово-оптическая система (КОС) на горе Майданак. |
В 1962 году, всего через два года после создания первого в мире лазера, в Институте началась разработка информационно-измерительных систем оптического диапазона волн для ракетно-космической техники, основанных на применении лазеров. Наиболее успешно и интенсивно развивались работы по созданию высокоточных наземных и бортовых систем для измерений угловых координат и дальности.
Наземные системы создавались в первую очередь для обеспечения прецизионных траекторных измерений КА, запускаемых по лунной программе, а в дальнейшем — необходимых для спутниковых навигационно-геодезических комплексов ГЛОНАСС и др. С этой целью на борту соответствующих спутников устанавливались панели отражателей лазерного излучения (ретрорефлекторов), а на территориях ряда наземных измерительных пунктов были построены системы для измерения дальности (расстояния) до этих отражателей с точностью до нескольких дециметров, впоследствии доведенной до единиц сантиметров. Одновременно обеспечивалась возможность измерения угловых координат высокоорбитальных и геостационарных КА по отраженному солнечному излучению с погрешностью 1 -2 угловые секунды и интенсивности отраженного излучения (фотометрия). Эти аппаратурные комплексы, получившие название квантово-оптических систем (КОС), постепенно стали использоваться для решения прикладных и научно-исследовательских задач, в том числе проблем космической геодезии, геофизики и геодинамики.
Космический аппарат «Эталон», разработанный в институте. (1989 г.) |
Примером экспериментальных работ, успешно выполненных с помощью КОС еще на ранней стадии, могут служить проведенные в 1972 году высокоточное определение местоположения самоходного аппарата «Луноход-2» на поверхности Луны (лазерная пеленгация) и передача информации на трассе Земля-Луна на оптических частотах.
Бортовой лазерный дальномер. (80-е годы) |
Для построения согласующей модели движения спутников глобальной космической навигационной системы ГЛОНАСС в 1989 году на круговые орбиты высотой 19140 км были выведены два созданных в Институте специализированных спутника «Эталон-1» и «Эталон-2» сферической формы, на поверхности которых были установлены по 2140 лазерных ретрорефлекторов. Эти КА до сих пор интенсивно используются российскими и международными измерительными службами для проведения научных исследований.
Наряду с космическими аппаратами «Эталон» были созданы и выведены в космическое пространство спутники такого типа меньших размеров для работы на низких орбитах, а также панели лазерных отражателей для отечественных и зарубежных космических аппаратов, требующих прецизионных измерений параметров орбит (в частности, такие панели, разработанные и изготовленные в Институте, установлены на двух КА американской навигационно-геодезической системы GPS).
В течение 70-х и 80-х годов в Институте были созданы и приняты в эксплуатацию два поколения высокоточных бортовых лазерно-дальномерных систем для картографических целей. Эти системы обеспечивают измерение дальности с борта КА до точек земной поверхности с погрешностью, не превышающей единиц метров даже при сложном рельефе местности. Многолетняя эксплуатация этих систем в составе спутниковых топографических комплексов способствовала созданию высокоточных глобальных карт в единой системе координат.
Лазерная техника в Институте создавалась специализированным структурным подразделением, для которого было организовано отдельное оптическое производство. В 1986 году в связи с расширением лазерной тематики данное направление было выделено в самостоятельное федеральное государственное унитарное предприятие «Научно-исследовательский институт прецизионного приборостроения» (ФГУП «НИИ ПП»), входившее до 1989 года в состав НПО «Радиоприбор».
В последние годы в Институте получили развитие несколько новых направлений, которые должны обеспечить расширение сферы его деятельности, способствовать устойчивому развитию в перспективе, повышению конкурентоспособности. Научно-технические центры, созданные в Институте, ориентированы на решение этих задач.
Одна из перспективных работ Института связана с решением задачи большой государственной важности — созданием Федеральной системы мониторинга ресурсов, критически важных объектов и опасных грузов (ФСМ ОГ). Актуальность создания такой системы, в особенности для нашей страны, определяется возрастанием из года в год природных и техногенных катастроф, расширением террористических действий.
Институту принадлежит ведущая роль в создании этой системы. Её внедрение планируется на ближайшие годы. Концепция системы одобрена на правительственном уровне. Начало связано с выполнением пилотного проекта для регионов Москвы и Тамбовской области. Основой системы должна стать мощная информационно-вычислительная инфраструктура в сочетании с системой
Система содержит также важную космическую компоненту. Прежде всего предусматривается максимальное использование космической навигационной системы ГЛОНАСС для точного позиционирования контролируемых объектов, а также космической системы сбора и передачи данных (ССПД) об их состоянии. Аппаратурой ССПД будут оснащены низкоорбитальные и геостационарные КА («Метеор-3М», «Электро-Л»).
Система «Курс» (аналог ССПД), разработанная в Институте и испытанная еще в 1994 году как неаварийный вариант системы поиска и спасания КОСПАС, будет устанавливаться на новом поколении спутников этой системы — КА «Стерх». Обе эти системы войдут в ФСМ ОГ функционально. Будут привлечены также космические системы дистанционного зондирования Земли, несколько типов которых разрабатываются в Российской Федерации при активном участии Института.
Технологический наноспутник ТНС-0 №1, разработанный в институте. (2005 г.) |
Развитие микроэлектроники и общая техническая тенденция к миниатюризации приборов и систем стимулируют проведение работ по уменьшению размеров, массы и стоимости КА при сохранении их функций. Качественно новые возможности открываются при создании в перспективе космических группировок из большого количества малоразмерных КА.
Анализ указанных тенденций в развитии космической техники послужил основанием для того, чтобы Институт по согласованию с Роскосмосом взял на себя роль головного исполнителя ряда разработок малоразмерных КА. К ним можно отнести КА «Стерх» (масса 160 кг), «Вулкан-Канопус» (450 кг), «Монитор» (750 кг). Для упомянутых КА Институт разрабатывает бортовые приборы и системы.
Переход к разработке малоразмерных КА требует создания новых технологий управления ими, новых комплектующих приборов и систем, проведения опережающих НИР и ускоренной экспериментальной отработки аппаратуры в реальных космических условиях.
Для этих целей в Институте в 2003 году была принята программа создания КА собственной конструкции. Имеются в виду малоразмерные КА нанокласса массой до 10 кг. Как показал опыт, Институт имеет необходимый инженерный и технологический потенциал для проведения подобных работ.
Исторически первыми спутниками собственной разработки Института были пассивные КА «Эталон» (1989 год) и другие, снабженные только лазерными отражателями.
Первый российский активный и ориентированный на решение профессиональных задач наноспутник был запущен «ручным» способом космонавтом с Международной космической станции (МКС) 28 марта 2005 года. Это был разработанный в Институте технологический наноспутник ТНС-0 № 1 массой 5 кг. Одной из целей запуска было исследование возможностей командно-программного управления спутниками с помощью глобальной телекоммуникационной системы «Глобалстар», сопряженной с интегрированной бортовой системой управления и телеметрии собственной разработки. На спутнике в экспериментальных целях было также установлено несколько типов оптико-электронных датчиков (солнца и горизонта) собственной разработки Института.
Независимый контроль функционирования спутника осуществлялся радиомаяком системы КОСПАС-САРСАТ, адаптированным к работе в космических условиях.
Система «Глобалстар» позволила реализовать малозатратный однопунктовый метод управления спутником, в том числе и в мобильном варианте. ТНС-0 №1 выполнил программу летных испытаний, вызвал большой интерес у специалистов в области ракетно-космической техники и показал перспективность работ в данном направлении.
ТНС-0 № 1 создавался и испытывался при участии коллектива разработчиков из многих подразделений Института под научным руководством Экспертно-аналитического центра. Особое внимание было обращено на привлечение к данной работе молодых специалистов.
ОАО «РКК «Энергия» им. С.П. Королева» и Центр подготовки космонавтов оказали активное содействие проведению этого эксперимента.
Высокая стоимость космических проектов, практические трудности и специфика проведения работ в космосе предъявляют повышенные требования к надежности и долговечности приборов и комплексов космических аппаратов.
Радиотехническая аппаратура в Институте, как и любой другой вид техники, проходит ряд стадий и этапов своего создания и развития: проектирование, экспериментальную отработку, изготовление и эксплуатацию. От того, насколько всесторонне учтены при проектировании и изготовлении опытных образцов условия эксплуатации с точки зрения обеспечения безотказности, долговечности радиотехнической системы (РТС), настолько выпускаемая система будет обладать высокой эксплуатационной надежностью.
На всех этапах становления и развития Института, начиная от запуска первого ИСЗ и полета Ю.А. Гагарина, надежность РТС обеспечивается реализацией комплекса мероприятий организационного, методического, теоретического и экспериментального характера, направленных на обнаружение и устранение причин, способных приводить к нарушению работы аппаратуры в процессе ее эксплуатации.
Обеспечение высокого уровня эксплуатационной надежности РТС при проектировании, экспериментальной отработке и в производстве опытных образцов осуществляется в настоящее время благодаря следующим мероприятиям:
● применению высоконадежных комплектующих изделий и выбору режимов их работы;
● правильному выбору схемотехнических, конструктивных и технологических решений, в том числе использованию эффективных методов резервирования, а также запасов по климатическим, механическим, электрическим, радиационным воздействиям и по ресурсу;
● проведению входного контроля элементов с использованием методов и средств технической диагностики и неразрушающего контроля;
● применению наиболее эффективных норм и методов испытаний при наземной отработке изделий;
● совершенствованию нормативно-технической документации.
Для реализации указанного набора отбраковочных испытаний в Институте уже несколько десятков лет как построен и введен в эксплуатацию 10-этажный стендово-испытательный корпус с полезной площадью 10000 м2, оснащаемый современной испытательной техникой.
Надежность РТС во многом определяется качеством комплектующих отечественных и зарубежных электрорадиоэлементов.
Перед установкой в аппаратуру электронная компонентная база (ЭКБ) подвергается входному контролю и диагностическим отбраковочным испытаниям в Научном центре сертификации элементов и оборудования (НЦ СЭО), являющемся структурным подразделением Института.
Постановлением Правительства РФ от 22.07.98 г. ФГУП «РНИИ КП» определено головной научно-исследовательской организацией ракетно-космической промышленности по применению ЭКБ.
Приказом генерального директора РКА № 76 от 05.07.96 г. ФГУП «РНИИ КП» назначено (ведущей) головной организацией по координации работ по обеспечению Федеральной космической программы высоконадежной радиационно-стойкой элементной базой.
НЦ СЭО проводит сертификацию электрорадиоизделий и электронных блоков отечественного и зарубежного производства.
Благодаря указанным мероприятиям Институт стал признанным лидером в создании высококачественной бортовой космической техники со сроками активного существования 10 и более лет. Например, созданный в Институте космический ретранслятор «Горизонт» активно эксплуатировался на орбите более 12 лет при гарантированном ресурсе 3 года. Радиотехническая система, находившаяся на аэростатном зонде, который был доставлен в атмосферу Венеры, работала безотказно в экстремальных условиях, имея на борту всего один комплект нерезервированной аппаратуры, разработанной и изготовленной в соответствии со специальной программой обеспечения надежности.
Большой вклад в обеспечение надежности приборов и комплексов вносит представительство заказчика. Это достигается благодаря деловому сотрудничеству с разработчиками и непосредственному участию представителей заказчика при разработке, производстве, наземной экспериментальной отработке, летных испытаниях и эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры. Ведущие сотрудники НЦ СЭО за разработку и внедрение в производство аппаратно-программных средств диагностического неразрушающего контроля электронной компонентной базы для обеспечения длительного и активного функционирования космических объектов и систем были удостоены звания лауреата премии Совета Министров СССР.
Информационный учебный центр Роскосмоса, входящий в состав НЦ СЭО, созданный по международному проекту TACIS-Telrus-9801, был официально открыт 19 января 2001 года в присутствии представителей высшей администрации Евросоюза и Роскосмоса, а также руководителей ведущих российских ракетно-космических фирм.
Впервые достигнут прогресс в создании взаимоприемлемых программ сертификационных испытаний ЭКБ космического назначения, в гармонизации основополагающих стандартов российской и западноевропейской космической индустрии. Это принципиально важно для интеграции России в мировой космический рынок.
Участок фотолитографии. |
Постановлением правительства об организации Института предусматривалось создание для него опытного завода № 1 с первоначальной численностью около 400 человек. В составе Института этот завод существовал до 1948 года, а затем ему был придан статус самостоятельного предприятия.
В 1947 году началась реорганизация цехов завода для превращения их в цеха с замкнутым производственным циклом для выпуска нового типа аппаратуры — систем управления ракетами. На это отводились сжатые сроки при непрерывном увеличении количества выпускаемой аппаратуры.
В 1958 году к выполнению работ Института на правах второго опытного завода был подключен завод № 192 («Радиоприбор»), находящийся рядом с Институтом.
Участок физико-термических процессов. |
К 1961 году опытный завод № 1 выпускал штатную аппаратуру. Он имел в своем составе 1588 рабочих и 965 единиц станочного оборудования. Завод состоял из 14 цехов и обеспечивал замкнутый цикл производства.
Во время реорганизации 1963 года было принято решение о передаче опытного завода № 1 вместе с экспериментальными цехами (оборудование, рабочие, ИТР) в НИИАП. В свою очередь в Институт был передан опытный завод СКБ-567, на базе которого было сформировано экспериментальное производство Института, состоящее из 7 самостоятельных цехов.
Участок сборки СБИС. |
Производственные мощности цехов были распределены между всеми тематическими подразделениями, и планирование работ в цехах осуществлялось децентрализовано в соответствии с выделенными объёмами.
Производство оказалось технологически незамкнутым и пользовалось услугами завода «Радиоприбор» по специальным видам работ (литьё, термообработка, сварка, покрытия и т. д.).
В связи с расширенным использованием микроэлектроники в бортовой аппаратуре в 1968 году был создан экспериментальный цех по изготовлению узлов и приборов в микроэлектронном исполнении. В таком виде экспериментальные цеха просуществовали до 1974 года.
В 1974 году в Институте была проведена реорганизация, направленная, прежде всего, на улучшение конструкторско-технологического уровня разработок. Создаётся макетно-экспериментальное производство с централизованным планированием и управлением. Организуются цеха с предметно-замкнутым циклом.
Участок диффузионных процесов. |
В этот же период создается оптическое производство для обслуживания разработок по лазерной тематике и приборам космического телевидения. Осваивается технология изготовления микрополосковых сверхвысокочастотных узлов.
Значительно усовершенствовалась технология изготовления печатных плат с высокой плотностью проводников, в том числе многослойных со сквозной металлизацией. При этом производство было укомплектовано автоматизированной линией зарубежного изготовления, оборудованием с программным управлением для сверления отверстий в печатных платах, и контроля качества изготовления.
Особое внимание было уделено развитию технологии изготовления приборов в микроэлектронном исполнении, для чего были построены три производственных модуля, где были развернуты участки по вакуумному напылению подложек для микросборок и сверхвысокочастотных плат, участок литографии, монтажа микросборок и приборов на бескорпусных микросхемах. Цех микроэлектроники был оснащён высокопроизводительным оборудованием, на участках были созданы гермозоны с поддержанием необходимых температурных условий и пылезащищённости.
В начале 90-х годов в связи с резким ухудшением финансирования заказов на военную и гражданскую космическую технику произошло банкротство опытного завода «Радиоприбор», что заставило руководство Института приступить к организации собственного опытно-экспериментального завода (ОЭЗ).
После ликвидации завода «Радиоприбор» часть его работников, около 600 человек, перешли в Институт. Было передано много единиц оборудования и несколько выпускных цехов. Впоследствии специализированный цех микроэлектроники после периода упадка бьш возрожден в форме отраслевого Дизайн-центра по изготовлению сверхбольших интегральных схем частного применения и других микроэлектронных приборов.
В ОЭЗ были сохранены и развиты основные базовые технологии, необходимые для производства современной бортовой и наземной радиоаппаратуры. Развития, в частности, потребовали те технологии, которые связаны с широким использованием новых радиоэлементов повышенной интеграции зарубежного производства.
Участок проекционной литографии. |
На ОЭЗ в настоящее время работает около 1000 человек. Активно развивается кооперация с другими производственными предприятиями.
Современное понятие «технологии» имеет более широкий смысл, включающий системно-увязанный цикл проектирования, конструирования и производства приборов. Он должен выполняться по единым правилам, взаимосогласованным этапам и иметь единую систему документирования. При этом обеспечивается также необходимый контроль качества изготовления аппаратуры.
Такая система является важной составной частью, используемой в мировой практике CALS-технологии, которая в настоящее время внедряется в Институте.
Настоящее издание подготовлено к 60-летнему юбилею ФГУП «РНИИ КП» и является кратким иллюстрированным обзором истории Института, представляющим интерес как для его сотрудников и работников смежных организаций, так и для специалистов отрасли. В основу издания положены «История российского НИИ космического приборостроения» (выпуск 1-й 1994 года и 2-й — 1996 года), а также более современные материалы.
Редколлегия приняла решение отметить персонально наиболее выдающихся руководителей, внесших важнейший вклад в организацию Института и в развитие его направлений, в то же время, помня о том, что история Института творилась большим коллективом, в котором было много достойных и талантливых людей.
САЛМАНОВ Михаил Евграфович Исполняющий обязанности директора НИИСТ (впоследствии НИИ-885) и опытного завода при Институте (05.1946 — 11.1946). Награжден орденами и медалями. | |
МАКСИМОВ Николай Дмитриевич Директор Института (1946-1949) и опытного завода при Институте (1947-1949). Награжден орденами и медалями. | |
КОЗЛОВ Павел Васильевич Директор Института (1949-1954). Награжден многими орденами и медалями. |
САВЕЛЬЕВ Гавриил Степанович Директор Института (1954-1955). Лауреат Государственной премии СССР. Награжден многими орденами и медалями. | |
РЯЗАНСКИЙ Михаил Сергеевич Директор, главный конструктор Института (1955-1965), член-корреспондент АН СССР, доктор технических наук, Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской и Государственной премии СССР, награжден многими орденами и медалями. | |
ГУСЕВ Леонид Иванович Директор Института (1965), генеральный директор, генеральный конструктор (1978-2001), Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской и Государственных премий СССР, доктор технических наук, заслуженный деятель науки и техники, награжден многими орденами и медалями. | |
УРЛИЧИЧ Юрий Матэвич Генеральный директор Института (2001-2004), генеральный директор — генеральный конструктор с 2004 г. по настоящее время, доктор технических наук, лауреат премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники, награжден орденами и медалями. |