26 января, 2014

Цель вижу

Лишь немногие скептики, опасавшиеся, что повышенное внимание к системе УС-К отвлечет руководство и соответственно материальные средства от уже реализуемых узлов наземного эшелона СПРН, готовы были признать целесообразность развертывания космического эшелона лишь тогда, когда им продемонстрируют на экранах мониторов старт «Минитмена». Это было сложной задачей не потому, что расчетные значения сигнала от этой ракеты были меньше, чем у отечественного носителя на базе ракеты Р-7, который регистрировали в эксперименте: у нас отсутствовала возможность постоянного контроля ракетно-космических полигонов США с борта единственного космического аппарата (КА), находящегося на высокоэллиптической орбите и проходившего летно-конструкторские испытания.

Необходимо было ждать, когда ВВС США произведут пуск «Минитмена» во время рабочего участка нашего КА. Тем не менее это произошло в январе 1975 г., спустя чуть больше года после первого нашего успеха. Запись этой ТВ-картинки радостно демонстрировали и в Военно-промышленной комиссии, и в ЦК. Как сказали бы нынешние руководители страны, это был прорыв.

Фото: Вадим Савицкий

К сожалению, до сих пор не все осознают, что подобные прорывы, то есть качественные изменения в современном научно-техническом прогрессе, происходят лишь в результате длительного, многолетнего накопления знаний и опыта коллективов высококвалифицированных ученых и конструкторов различных специальностей (а поэтому и различных организаций), объединенных общей целью и щедрой материальной поддержкой (речь идет не о зарплате, так как творческую увлеченность невозможно купить) научно-исследовательских работ при бескомпромиссной борьбе Военно-промышленной комиссии с местничеством со стороны руководителей министерств и ведомств.

Оглянувшись назад, теперь уже спустя десятки лет, можно с уверенностью сказать, что подавляющее большинство специалистов, принимавших участие в создании системы УС-К и обеспечивших этот прорыв, были искренними патриотами нашей страны, понимавшими, что только эта система может обеспечить максимально возможное время предупреждения о ракетном нападении, достаточное для немедленного полномасштабного ответно-встречного удара, чтобы 1941-й не повторился.

Попытка прорыва началась в 1962 г., когда тогда еще главный, а не генеральный конструктор МКБ «Стрела» А. И. Савин представил на защиту аванпроект системы УС-К. В основу его идеи была положена принципиальная возможность регистрации излучения факелов двигательных установок БР на активном участке ее полета. Было известно, что максимумы этого излучения сосредоточены в инфракрасной области оптического спектра и совпадают с полосами поглощения водяного пара и углекислого газа земной атмосферы. Предполагалось, что при выходе ракеты из плотных слоев атмосферы уже на первой минуте полета их ослабляющее влияние на сигнал от факела будет невелико, в то время как отраженное облаками солнечное излучение, создающее интенсивный пространственно неравномерный фон, будет оставаться значительно ослабленным.

Особенности первого варианта баллистического построения системы, обусловленные недостаточными ожидаемыми дальностями обнаружения БР около 10 000 км, и не очень убедительная база расчетных исходных данных по фоноцелевой обстановке, заложенная в обнаружительные характеристики бортовой аппаратуры, не позволили признать предлагаемый проект удачным, хотя он и вызвал неподдельный интерес присутствующих на его защите. Работа над проектом системы УС-К была продолжена.

Одной из основных проблем разработки космической системы являлось отсутствие достоверных исходных данных по фоноцелевой обстановке для бортовой аппаратуры обнаружения, поэтому решением Военно-промышленной комиссии были созданы сначала рабочая группа по проблеме УС-К, а затем – МНТКС по целям и фонам при ГОИ им. С. И. Вавилова под председательством М. М. Мирошникова.

В состав совета вошли специалисты в области термогазодинамики, химической физики, физики атмосферы и конструкторы измерительной оптической аппаратуры почти из двух десятков НИИ и КБ Миноборонпрома, Минрадиопрома, Минобщемаша, Минобороны и АН СССР. Совет был наделен эксклюзивным правом выпуска нормативных документов с исходными данными по излучению факелов ракет, фона Земли как планеты и инструкции по расчетам прозрачности атмосферы.

Старт баллистической ракеты. Фото: 2-й ЦНИИ МО

Объединенные материалы исследований сразу выявили существенные (на порядок величины и более) расхождения экспериментальных данных по излучению факелов ракет, зарегистрированных с борта самолетов и с Земли, между собой и с расчетными данными теоретиков различных организаций, которые в свою очередь не отличались единством взглядов и результатов.

Практическое отсутствие сигнала от цели в глубоких полосах поглощения атмосферы из-за недостаточных высот измерительных средств не позволяло восстанавливать его величину с помощью существовавших в те годы эмпирических методов оценки прозрачности атмосферы, чтобы представить объективную картину высотного хода излучения БР на активном участке.

Высказывались предположения, что максимумов этого излучения, соответствующих глубоким полосам Н2О и СО2, может и не быть из-за поглощения его высокотемпературной составляющей внешними, остывшими слоями продуктов сгорания (эффект «обращения полосы»). Это прямо-таки подкашивало надежды на близкие к мегаваттным значения силы излучения факела в центрах полос.

Не было ясности и с ожидаемыми уровнями яркости фона Земли и ее атмосферного ореола (для условий обнаружения до- и загоризонтных пусков). Весьма немногочисленные самолетные радиометрические измерения с высот до 16 км не обеспечивали необходимого спектрального разрешения, а аэростатные измерения с высот около 30 км проводились только в хорошую погоду, при отсутствии высокой облачности. Кроме этого, метод расчета прозрачности атмосферы, в основу которого были положены аэростатные измерения по солнечному диску, требовал разработки поправок на селективность излучения продуктов сгорания ракетного топлива с учетом его состава.

Необходим был какой-то третейский эксперимент, способный сопоставить результаты теоретических расчетов и различных экспериментов между собой, чтобы объективно оценить уровни погрешностей используемых при этом методов. Идея такого эксперимента была предложена НИИ-2 МО уже в 1963 г. В качестве носителя измерительной аппаратуры предлагался пилотируемый космический корабль «Восток».

Наведение измерительной ИК-аппаратуры, жестко укрепленной на корпусе корабля, на стартующую ракету осуществлял космонавт, управляя ориентацией космического корабля. Судя по расчетам, он мог отчетливо видеть в иллюминатор ее факел на расстоянии до тысячи километров, если место старта и сам космический корабль находились в тени Земли.

Согласование времени старта ракеты, положения корабля на орбите, его первоначальной ориентации и календарных сроков по условиям освещения не представляло трудностей. Важно было обеспечить одновременность космических, самолетных и наземных измерений и взаимное соответствие рабочих диапазонов длин волн всей измерительной аппаратуры при объективном контроле физического состояния атмосферы.

След старта баллистической ракеты. Фото: 2-й ЦНИИ МО

Что касается фона, то измерения из космоса представляли возможность получения экспериментальных данных по любому району земного шара, для любых метеорологических условий и условий освещения в пределах прямой видимости с орбиты космического корабля.

Предложенная идея была поддержана МКБ «Стрела» и ЦКБ «Геофизика», взявшимися за разработку бортового радиометра, ГОИ им. С. И. Вавилова, ЦПК ВВС и, разумеется, заказчиком космической системы. Главный конструктор С. П. Королев согласился предоставить место для размещения измерительной аппаратуры, но не на «Востоке», а на борту нового корабля («Восход-3») со сроком запуска 1966 г.

К сожалению, запуск «Восхода-3» не состоялся. Причины нам не были объяснены. Сменившееся руководство ОКБ-1 отодвинуло наши эксперименты на следующий тип космического корабля – «Союз». Политические аспекты в освоении космоса все еще превалировали над задачами «оборонки».

Разумеется, коллективы разработчиков космической системы и ее бортовой аппаратуры обнаружения не сидели сложа руки. Для измерений излучения факелов отечественных БР различного типа были оборудованы летающие лаборатории на Ан-8, МиГ-21У, Су-7Б и наземные измерительные комплексы на полигонах. К сожалению, предложение об установке измерительных комплексов на морских судах, способных проводить подобные измерения из нейтральных вод при запусках зарубежных БР с приморских полигонов, не было реализовано в необходимые сроки. А ведь основной целью всех экспериментально-теоретических исследований была разработка методов расчета характеристик излучения факелов зарубежных БР, как состоящих на вооружении, так и перспективных.

Значительную помощь теоретикам, на которых лежала ответственность за разработку таких методов, оказывали лабораторные и стендовые эксперименты, с помощью которых изучались физические процессы, сопровождавшие горение ракетных топлив при различном давлении внешней среды, скоростях истечения продуктов сгорания и спутного потока.

Что касается исследований фона, то расчетные оценки абсолютных уровней яркости естественных объектов, в том числе облачности с предельно высокими верхними границами, при их наблюдении из космоса представлялись достаточно близкими к реальным, однако пространственные характеристики фона требовали статистически обоснованных данных, которые можно было получить лишь в результате космических экспериментов.

Тем не менее рожденные в творческих дискуссиях и компромиссах исходные данные в виде «Моделей излучения факелов ракет» и «Модели фона Земли как планеты» вместе с инструкцией по оценке прозрачности атмосферы позволили обосновать новый проект построения системы с использованием сети высокоорбитальных КА, который был принят к реализации.

Фото: Вадим Савицкий

Уже в ходе конструкторских работ по созданию системы УС-К в октябре 1969 г. был наконец реализован первый комплексный эксперимент с участием космического корабля «Союз-6» (летчики-космонавты Г. С. Шонин и В. Н. Кубасов), известный под шифром «Свинец». Для подготовки этого эксперимента и его проведения (совместно с ГОГУ ЦУП) была назначена совместным решением ряда министерств и ведомств оперативная группа «Свинец» под председательством начальника НИИ-2 МО Б. А. Королева.

Методика проведения эксперимента напоминала крупную войсковую операцию с участием космического корабля и средств, обеспечивающих его полет; авиации – летающих лабораторий и войсковых частей ВВС; стреляющих полков и полигона РВСН; наземных измерительных комплексов радиометрической и спектрометрической аппаратуры; прожекторного подразделения Войск ПВО – для выдачи целеуказаний экипажу; местных подразделений ПВО – для отключения в заданное время уличного освещения в окрестных относительно стартовых позиций населенных пунктах; средств связи Минобороны и видов Вооруженных Сил и т. д.

Скоротечность эксперимента определялась временем пребывания цели в поле зрения прицела, установленного на иллюминаторе космического корабля. Это обусловило жесткое требование к точности времени старта БР – не более 5 секунд от расчетного. Необходимые тренировки и высокое чувство ответственности участников работы как от Минобороны, так и от промышленных организаций обеспечили успешное проведение обоих комплексных экспериментов с интервалом в сутки.

Столь масштабный комплексный эксперимент, проводившийся впервые, привлек в ЦУП (Евпатория) множество представителей различных высоких инстанций, успешно преодолевших режимные ограничения. Довольно большой зал КП был набит стульями из других помещений, и вся эта масса людей во главе с главным конструктором В. П. Мишиным разместилась лицом к огромному настенному экрану, не подозревая о том, что телевизионная картинка бортовой ИК-камеры «Беркут» будет сбрасываться только на НИП-3 (Сары-Шаган).

Телефоны ЗАС, по которым поддерживалась связь со стартовыми позициями, аэродромом и другими участвующими в эксперименте частями и подразделениями, располагались у задней стенки КП, где и размещалась группа управления «Свинец». По минутной готовности в зале погас свет и зажглись юпитеры киносъемки, запечатлевшей первые ряды присутствовавших.

Начало отсчета ввергло зал в полную тишину и темноту, кроме наших переговорных кабин. Поскольку из режимных соображений связь с экипажем корабля ограничивалась одной кодовой фразой: «Основной вариант» – при успешном результате и «Запасной вариант» – в случае неудачи, то почти трехминутное растерянное ожидание зрителей в беззвучной темноте выглядело достаточно забавным и как-то сняло напряжение участников работы.

Наконец зашипела связь и бодрый голос Г. С. Шонина произнес: «Основной вариант». Знакомые с методикой эксперимента зааплодировали, их примеру последовали все остальные. Радостно возбужденный В. П. Мишин пытался выйти на связь с экипажем и кричал в микрофон: «Спасибо, ребята!». Зажегся свет, и народ, оживленно переговариваясь, стал покидать зал, оглядываясь на нашу группу, все еще висевшую на телефонах.

Ранним утром (эксперимент проводился ночью) на ВЧ-связь, на телефоны и телеграф ЗАС стояла очередь людей, спешивших доложить в Москву об успешном проведении эксперимента. Неопытные телеграфистки, задерганные обилием перебивающих друг у друга очередь клиентов, адресовали наш доклад «маршалу Ботинкину» (вместо Батицкого). Перехват и исправление этой и других подобных ошибок стоили нам не менее серьезных переживаний, чем подготовка и проведение самого эксперимента.

На проводившийся в следующие сутки второй эксперимент пришли только основные участники. Было по-деловому спокойно и приятно выслушать еще раз :«Основной вариант».

Третий запланированный эксперимент было предложено проводить без «Союза-6». К этому времени в космосе уже находились «Союз-7» и «Союз-8», которые должны были стыковаться, а «Союз-6» – произвести съемку этого события. Технический руководитель полетов Я. И. Трегуб (в прошлом заместитель начальника НИИ-2 МО по НИР) опасался, что после третьего эксперимента по обнаружению и отслеживанию ракеты у «Союза-6» будет недостаточно топлива для сближения со сборкой «Союзов» и их облета. К тому же погода на старте третьей ракеты существенно ухудшилась.

Руководство оперативной группы «Свинец», находившееся в ЦУПе (Б. А. Королев, А. И. Савин, М. М. Мирошников и Ю. И. Любимов), посовещавшись, согласилось с предложением Я. И. Трегуба. Пуск третьей БР произвели в интересах самолетных и наземных измерительных средств.

Результаты комплексного эксперимента были в значительной степени неожиданными: измеренное из космоса излучение факела I ступени БР оказалось значительно выше исправленных на ослабление в атмосфере самолетных и наземных данных, а по II ступени, для которой были только расчетные данные, – значительно ниже ожидаемых.

Причины расхождений сразу объяснить не удалось. Полученный результат непосредственно влиял на принятый в проекте системы способ обзора ракетоопасного района, требования к чувствительности БАО и подход к построению алгоритмов обработки ее информации. Поэтому был предпринят тщательный анализ возможных погрешностей полученных результатов, проведена оценка их точности, лишь убедившись в достоверности измеренных значений, разработчики исходных данных внесли в свой экспертно-компромиссный вариант расчетов необходимые эмпирические поправки, на что ушло больше года.

Как впоследствии оказалось, при расчетах излучения факела не учитывались процессы догорания на участке полета I ступени и необоснованно использовалось масштабирование величины излучения при переходе к верхним ступеням. Достигнутый через некоторое время консенсус в понимании физики процессов излучения факела БР от первых километров полета и до истечения в вакуум позволил доработать методику расчета до удовлетворительной точности.

Результаты этого первого эксперимента во многом оказались неожиданными, они обсуждались и согласовывались почти год и серьезно повлияли на разработку бортовой аппаратуры обнаружения, а в дальнейшем – на построение космического эшелона СПРН. Целесообразность таких космических экспериментов была осознана командованием Войск ПВО, заказчиком и разработчиками космических систем.

В дальнейшем при их поддержке и сочувственном отношении ЦПК к военно-прикладным экспериментам институту удалось осуществить целый ряд программ по исследованиям характеристик излучения целей и фонов на борту орбитальных станций «Салют» и «Мир».

При этом не только программно-методическая подготовка многих последующих экспериментов, но и определенная часть подготовки к ним экипажей орбитальных станций осуществлялась 2-м НИИ МО на базе созданного тренажного экспериментального комплекса «Старт», за который сотрудники института В. И. Баканов, Ю. Г. Демирский и Ю. Г. Кочетков были удостоены премии имени Ленинского комсомола.

Всего до 1991 г., когда отечественные долговременные орбитальные станции прекратили свое существование, на комплексе прошли подготовку более сорока космонавтов.

За прошедшее время в мире появилось много новых типов БР и стран их обладательниц. Уже не относятся к новым такие виды летательных аппаратов, как крылатые ракеты. Совершенствуются средства ПРО и средства ее преодоления, и этот процесс вряд ли будет приостановлен. Для парирования современных угроз и разработки перспективного вооружения, способного бороться с новыми средствами воздушно-космического нападения, был подготовлен целый ряд предложений и программ проведения важных прикладных космических экспериментов, в том числе программа «Лазурь» на орбитальном комплексе «Мир» с экипажем Г. Падалка, С. Авдеев и Ю. Батурин с использованием модернизированного тренажного моделирующего комплекса «Старт-2».

К сожалению, по политическим и экономическим причинам эти программы не были реализованы.

Кто реально гарантирует достоверность исходных данных по фоноцелевой обстановке, которые закладываются в прорывные дорогостоящие космические, авиационные и наземные системы вооружения? К сожалению, термин «прорыв» в отношении прикладных космических экспериментов при отсутствии должного внимания может в ближайшие годы начать ассоциироваться с необходимостью латания космических дыр. А ведь ни одна «дружественная» страна ни за какие деньги не продаст нам исходные данные по характеристикам излучения их собственных ракет и самолетов.

Космический эксперимент по оценке возможностей системы УС-К, 40-летний юбилей которого мы будем отмечать в текущем году, и предшествующие ему эксперименты по исследованию характеристик фоноцелевой обстановки остаются первым и одним из наиболее успешных по актуальности, объему и новизне полученных результатов.

С созданием Войск ВКО для реализации поставленных амбициозных планов необходимо воспользоваться этим богатым опытом постановки и проведения сложнейших космических экспериментов в интересах обеспечения разработки перспективных образцов вооружения ВКО с минимальным техническим риском и затратами.