Поиск - новости науки и техники

Уснуть и вовремя проснуться. Космические приборы должны быть сверхнадежными

Так уж распорядился случай: когда студент четвертого курса факультета робототехники МГТУ им. Н.Э.Баумана Роман Бессонов раздумывал, куда пойти работать, отец подсказал, что в Институте космических исследований РАН есть оптико-физический отдел – почему бы сыну туда не сходить? Роман позвонил в ИКИ и объяснил взявшему трубку Генриху Ароновичу Аванесову, что изучает тонкости сопромата, занимается расчетами и хотел бы применить свои знания в отделе. Главного конструктора расчеты не заинтересовали, но было бы неплохо, предложил он, если бы студент переключился на радиацию. О радиации Роман понятия не имел, но предложение принял, а когда заканчивал вуз, то написал диплом, близкий к его любимой тематике и содержащий комплексные расчеты радиационной стойкости космических приборов, не устаревшие, заметим, до сих пор. А защитив диплом, взялся за приборостроение. Кандидатскую диссертацию посвятил разработке интегрированного прибора звездной ориентации со встроенными в него малогабаритными датчиками угловых скоростей (гироскопами).

– Фактически, – признается заведующий отделом оптико-физических исследований ИКИ РАН кандидат технических наук Роман Бессонов, – я работаю не по специальности. Конечно, ценные знания, полученные в Бауманке, мне очень пригодились, но оптическое приборостроение находится очень далеко от робототехники и сопромата. В отделе мне пришлось доучиваться, но не скажу, что это было тяжело: постигать нужно было не “голую” теорию, а ее практические приложения, и я быстро стал понимать, “что, зачем и почему”…
– Сколько сегодня действующих приборов на счету вашего отдела?
– На данный момент вокруг Земли летают 15 космических аппаратов с нашими приборами на борту. И приборов таких – не по одному, так что всего их около 50. Только один тип наших приборов, правда, едва ли не главный – звездные датчики – налетали в космосе
2 миллиона часов. Цифра говорит сама за себя. Одновременно отдел разрабатывает примерно 30 приборов. Для коллектива численностью меньше 100 человек, это очень много и может привести к хаосу: невозможно столько проектов держать в голове. Получается, что наш отдел академического института, занимающегося фундаментальными исследованиями, работает как научно-производственное объединение, в котором должно быть человек 300-500. Но так уж сложилось, и мы продолжаем делать приборы, которые не вызывают нареканий у заказчиков и выдерживают конкуренцию.
– Каково их назначение?
– Приборы, в основном, оптические, их существует несколько классов: для ориентации по звездам и Солнцу, для съемки Земли и других планет (приборы дистанционного зондирования), различные типы камер, в том числе предназначенные для посадки на Луну. Для “Фобос-грунт” (хотя до сих пор тяжело говорить об этой потере) мы сделали 16 оригинальных приборов, которые должны были руководить полетом аппарата. Фактически это были его “глаза”. Подобных разработок в мире единицы. Прибор видел поверхность спутника, и станция в режиме реального времени выбирала место для посадки. Не как раньше, когда станции направляли по расчетам баллистиков и точность приземления составляла километры, в лучшем случае сотни метров. Короче говоря, куда кривая выведет. В перспективе благодаря нашей аппаратуре станция сможет уворачиваться от булыжников диаметром 30 сантиметров и облетать впадины – а без точных оптических приборов этого добиться было бы невозможно. Сейчас подобные приборы мы делаем для Лунной программы. Они вооружены процессором, который, обрабатывая изображения звездного неба, без преувеличения, “думает”: распознает нужные звезды, сравнивая их с бортовым каталогом, вобравшим в себя всю небесную сферу, и ориентирует космический аппарат. И все это в режиме реального времени с тактом 10 раз в секунду.
– Ваши приборы штучные или все же серийные?
– Для “Фобос-грунт”, а теперь для Лунной программы мы выполняем уникальные проекты, но стремимся унифицировать собственные разработки. И сегодня приборы “звездной ориентации” близки к серийным. Однако на практике, даже при всем нашем желании, мы не в состоянии использовать одну партию микросхем. Особенности нашего законодательства таковы, что разработчики не могут закупить впрок, скажем, стандартные микросхемы, поэтому каждый раз их приходится заказывать заново. Естественно, приборы несколько отличаются друг от друга.
– А что с санкциями? Получаете ли вы сегодня иностранные комплектующие?
– Лет десять назад, 60-80% нужных нам деталей были отечественными. Потом наша отрасль перешла на импорт, и доля российских комплектующих стала составлять 10-20%. Поэтому введение санкций, безусловно, сказывается. Но если бы их ввели года три назад, они “ударили” бы еще больнее, поскольку отечественная элементная база тогда только становилась на ноги. А сегодня наша промышленность выпускает собственные компоненты, причем некоторые из них превосходят иностранные. Это дает толчок развитию приборостроения. Так что, не будь санкций, не было бы необходимости переходить на отечественные разработки. Ведь удобно, согласитесь, покупать все необходимое за рубежом?
– Каков уровень ваших разработок, выдерживают ли они мировую конкуренцию?
– На отечественный рынок приборов, например звездных датчиков, пытаются проникнуть западные коллеги, и иногда им это удается, поскольку что-то у них лучше, а что-то у нас. Но, по большей части, на российских аппаратах стоят наши приборы. Нам же попасть на зарубежные научные станции практически невозможно. На мой взгляд, дело не в техническом уровне, а в политических аспектах: установить российские приборы – значит признать наше превосходство. Кто же на это пойдет?! Конечно, нам известно, кто в чем силен, у кого что лучше получается. Скажу так: наша техника ничем не уступает западной. Прибор, что стоит на моем столе, сделанный для одной из наших космических программ, весит всего 600 грамм, а его точность – 0,4 угловые секунды. В мире ничего подобного нет.
– Что известно про Лунный проект?
– Отвечу коротко: пока он существует. И если ничего кардинального не изменится, станция отправится к Луне примерно в 2020 году. Предусмотрен запуск нескольких аппаратов. Первый – посадочный. Он должен сесть в полярном районе Луны. На втором, более тяжелом, разместится бурильная установка. Ее задача – получить образец грунта и провести его анализ. Для обоих аппаратов мы разрабатываем систему панорамного зрения, необходимую при посадке на лунную поверхность, и систему стереосъемки спутника Земли с разрешением порядка нескольких метров. То есть речь идет о создании подробной карты Луны с обозначением рельефа.
– Каков срок службы ваших приборов?
– Для Лунной программы всего год, но главное – ночь продержаться. В полярном районе Луны она равна 15 земным суткам при температуре до минус 150 градусов. Есть приборы с системой обогрева, но есть и такие, которые включаются сами, без всякой помощи. А потому самый важный вопрос: сумеют ли они “проснуться”? Скажем, на МКС срок службы некоторых приборов – 15 лет. И они прекрасно работают без замены деталей и капремонта – космос этого не предусматривает. В нашем отделе часто обсуждают сроки службы приборов. И разработчики шутят: мол, через 15 лет их точно здесь не будет. А время проходит – и ответ держать приходится.
– У специалистов по надежности есть шутливое выражение: все, что должно сломаться, рано или поздно сломается. И то, что не должно, все равно сломается. “Ничто не вечно под Луной!” Как вы добиваетесь, чтобы техника безотказно работала 15 лет и “просыпалась” точно по “звонку”?
– Пусть это не покажется странным, но едва ли не в самой передовой области техники – космической – принципы создания аппаратуры достаточно консервативны. Мы используем суперсовременные технологии, но их “упаковка” должна отвечать требованиям надежности, предусмотренным много лет назад. Поэтому современный фотоаппарат или мобильный телефон легко даст фору нашим приборам: по сравнению с ними часть “начинки” космических аппаратов покажется безнадежно устаревшей. Зато она обладает сверхнадежной элементной базой: не допускает, скажем, применения пластика, выдерживает огромные перепады температуры и воздействие радиации. Наша аппаратура проходит всевозможные и жесткие испытания, ее даже бросают с немалой высоты (испытание на удар). Предусмотрены многочисленные резервные системы, и, если какой-нибудь конденсатор все же откажет, его заменит дублер. Дублируются также все разъемы и кабели. В результате характеристики и параметры аппаратуры имеют очень солидный запас прочности, что обеспечивает ее многолетнюю и бесперебойную службу. Но и стоит уникальная, штучная космическая техника в разы больше бытовой. Поэтому некорректно сравнивать качество и надежность космических приборов с обычной электроникой.
– Трудно ли управлять таким большим отделом?
– Вряд ли есть смысл говорить о наших “узких местах”, поэтому отвечу коротко: нет. Ведь я опираюсь на богатый опыт моих заслуженных предшественников – руководителей отдела. В наследство они оставили мне крепкий сложившийся коллектив, это едва ли не главное наше достоинство. В отделе практически нет текучести кадров, не считая, конечно, не нашедших своего места молодых людей. Но из представителей старшего поколения не ушел ни один человек. Работает и Генрих Аронович Аванесов, который принял меня в отдел. Все эти годы он остается моим учителем, к чьему мнению я всегда прислушиваюсь, и сегодня мы просто согласуем свои действия. Я пришел сюда студентом больше 10 лет назад, уже 5 лет заведую отделом. И считаю, что залог успешной его работы – энергия руководителя. Придет время, и вместе с моими учителями мы подумаем о смене руководства и подготовке преемника.
– Молодежь охотно к вам идет?
– А мы не ждем, когда она сама к нам придет – ведем регулярную работу по привлечение в отдел молодых сотрудников. В технических вузах, например, вывешиваем объявления о вакансиях. А когда ребята приходят, в основном из МИРЭА, МЭИ, МАИ, проводим с ними собеседование, но не факт, что прошедшие его останутся у нас. И испытательный срок этого не показывает. Все становится ясно только года через два-три после неминуемого доучивания. Статистика такова: из десятков претендентов, приходящих к нам в течение года, принимаем всего одного. Но идут, к сожалению, в основном программисты, а нам хочется видеть у себя оптиков, конструкторов, инженеров, людей, готовых работать руками, способных, скажем, собрать плату. Однако не думаю, что у наших западных коллег дела обстоят лучше. Картина что у нас, что у них примерно одинаковая.
– На собственные разработки времени, наверное, не хватает?
– Со временем, действительно, плохо. Мои домашние давно привыкли, что ни в выходные, ни в праздники рассчитывать на меня особо не приходится. Основное мое занятие – работа. Как заведующий отделом и главный конструктор, участвую в создании практически всех приборов: в одних проектах задействован мало, в других на все 100 процентов. Стараюсь большую часть времени уделять техническим вопросам, а организационную текучку переложить на заместителей. Руководствуясь при этом наставлением основателя нашего отдела, прошедшего войну боевого летчика Яна Львовича Зимана: “Делай сам только то, что не могут другие”. Вот и ставлю себе новые цели, чтобы расти дальше и двигаться вперед. Сейчас пишу докторскую диссертацию – хочу обобщить накопленный опыт.

Юрий Дризе
Фото Андрея Моисеева

Нет комментариев