Все новости

ГЛОНАСС, "Экспресс" и "Миллиметрон": зачем спутникам шьют одежду и пытают их вибрацией

© EPA/KOREA AEROSPACE RESEARCH INSTITUTE
Как собрать спутник, который может провести в космосе 1 млн лет, - в материале ТАСС

15 декабря на орбиту был выведен российский телекоммуникационный спутник "Ямал-401". Аппарат массой почти 3 тонны сменит отработавший свой срок спутник "Ямал-201" и в течение ближайших 15 лет будет обеспечивать телевещание на территории России и сопредельных государств. 

В преддверии запуска корреспонденты ТАСС побывали в городе Железногорске Красноярского края, где производят космические аппараты, и выяснили, как собрать спутник, который может провести в космосе 1 млн лет.

Миллион лет на орбите

Спутник на ниточках

Ток, звук, вибрация

Антенна на перспективу

"ИСС" имени Решетнева

Предприятие "Информационные спутниковые системы" (ИСС) носит имя основателя и первого руководителя – академика Михаила Решетнева, который создал более 30 типов космических комплексов. За 55 лет на ИСС собрали более 1 тыс. 200 аппаратов различного назначения – военных и гражданских, серийных и экспериментальных, спутники связи, навигации, геодезии, телевещания - две трети спутников нынешней российской орбитальной группировки. 

Продолжение

1 млн лет на орбите

В цеху окончательной сборки чисто, как в операционной, и так же тихо. Сходство усиливают рабочие в белых халатах, правда, с символикой предприятия на спине. Только вместо операционного стола - сборочный стапель, на котором установлен блестящий металлический цилиндр с красными конусами приборов сверху. Это уже готовый к транспортировке на космодром спутник ГЛОНАСС-М, один из тех, что формируют российскую навигационную систему ГЛОНАСС. 

Большую часть необходимого оборудования ИСС производит и собирает самостоятельно. С заводов-смежников поступает в основном целевое оборудование и материалы для производства аппаратов, такие как титан или различные алюминиевые сплавы. 

В среднем сборка спутника занимает три месяца. За это время сотрудники предприятия успевают сделать корпус аппарата, наполнить его приборами и множество раз испытать машину, терзая самыми разными методами.

ГЛОНАСС-М, стоящий на стапеле, этот путь уже прошел. Вскоре он отправится с космодрома на высоту почти 20 тыс. км, где проведет ближайшие десять лет в режиме активного существования. После этого спутник включит собственный двигатель, покинет заданную орбиту и будет доживать свой век в виде космического мусора.

"Современный космический аппарат полностью автоматизирован, - рассказывает заместитель начальника цеха Игорь Власенко, - после того как он запущен в космос, участия человека больше не требуется. Есть, конечно, способы влиять на него с Земли, но они для самых экстренных ситуаций. Теоретически подсчитано, что такой аппарат может до 1 млн лет гарантированно там вертеться. А что дальше - никто не знает. И никто из нас уже не узнает, что там будет с ним через 1 млн лет".

Спутник на ниточках

Впрочем, ГЛОНАСС-М, разработанные ИСС и запускаемые в космос с 2001 года, уже начинают устаревать. Им на смену приходят спутники ГЛОНАСС-К. Более совершенные космические аппараты отличаются не только тем, что позволяют определять координаты объекта с более высокой точностью, но и принципиально другой конструкцией. 

Если в основе ГЛОНАСС-М лежит герметичный сварной металлический цилиндр, то ГЛОНАСС-К космической пыли не боится и герметичность ему уже не нужна. "Это такой своеобразный домик, который собирается из сотовых панелей. Жесткость ему обеспечивают углепластиковые стойки", - рассказывает заместитель начальника цеха корпусной сборки ИСС Василий Данилов. 

Будущее космических аппаратов, уверен Данилов, за композитными материалами. Углепластик не уступает алюминию по прочности, но не деформируется при высоких температурах, которые неизбежно ждут спутник при преодолении атмосферы Земли. А кроме того, он в несколько раз легче металла, что позволяет снизить и общий вес аппарата, возможности ракеты-носителя все же не безграничны.

Сотовые панели тоже ноу-хау. "Самая простая - это "сэндвич", - говорит Василий Евгеньевич, - между двумя обшивками находится сотовый заполнитель. Собираются они методом склеивания на специальном столе. Обшивка и заполнитель могут быть алюминиевые или композитные". 

Данилов берет со стола брусок алюминиевого заполнителя - удивительно легкая конструкция, действительно напоминающая пчелиные соты с правильными шестигранниками. Кажется, это изящное изделие из фольги можно просто раздавить в кулаке, но на деле оно гораздо прочнее, чем выглядит. Позаимствованная у пчел технология прижилась в космической отрасли в виде стенок спутников и площадок для оборудования.

Металл в космических аппаратах постепенно уходит отовсюду. Каркас солнечной батареи собран из углепластиковых труб, а сами пластинки фотоэлементов крепятся на ниточках. Двое рабочих - молодой мужчина и девушка - отработанными движениями завязывают эти ниточки на композитном каркасе, и будущая солнечная батарея напоминает огромный ткацкий станок.

"Вообще-то мы их называем струнами, - объясняет Данилов. - Но по факту это армидные нитки, которые обрабатываются специальным составом и превращаются в жесткий шнур".

В ИСС находится работа даже швее - корпуса спутников и приборы снаружи для поддержания нужного температурного режима одевают в пленку с напылением из различных металлов. Чтобы сделать теплоизоляционную одежду для каждой наружной детали, пленку приходится кроить, резать и сшивать, как и обычную одежду.

Ток, звук, вибрация

Финальная стадия производства каждого спутника - серия испытаний. Если что-то сломается, добраться до аппарата на орбите уже не получится, поэтому техника, работающая в космосе, должна быть максимально надежной. Спутник подвергают серии испытаний, моделирующих все, что будет с ним происходить: транспортировку к месту запуска, выход на орбиту и последующую работу. 

В цехах все необходимые элементы конструкции закрыты красными тканевыми кожухами: несмотря на то что работники и посетители находятся в помещении в халатах, бахилах и шапочках, от попадания сора и пыли чувствительные детали спутника не застрахованы. Несколько раз за время сборки и испытаний спутник досконально осматривают. 

Около десяти рабочих ходит вокруг аппарата, подсвечивая труднодоступные участки фонарями, снимая кожухи и выискивая возможные механические повреждения. Это самый простой способ контроля качества: на предприятии есть целые испытательные стенды, которые позволяют отследить менее заметные дефекты.

Спутник также проходит испытания звуковыми волнами: специалистам нужно удостовериться, что чувствительные приборы не пострадают от шума во время запуска в космос. На другом стенде имитируется невесомость, чтобы проверить, как раскладываются солнечные батареи и другие подвижные элементы аппарата.

Завершающий этап - испытания вибрацией. Ракету-носитель будет трясти при запуске и прохождении через атмосферу, и аппарат должен эту тряску выдержать. Мы застали на испытательном стенде телекоммуникационный спутник "Экспресс-АМ8". 

Двухтонный параллелепипед со сложенными солнечными батареями и антеннами-тарелками огромная машина раскачивает с огромной интенсивностью в трех направлениях - снизу и в боковых плоскостях.

"Экспресс" показывает себя хорошо и, по всей видимости, скоро отправится в космос радовать землян телевидением и широкополосным доступом в интернет.

"Вибрационные испытания - это всегда сложно и довольно-таки опасно для спутника, - признается начальник лаборатории механических испытаний Дмитрий Маринин, - сложность в том, чтобы очень точно рассчитать необходимый уровень нагрузки. Чтобы не недоиспытать и не переиспытать. Плохо, если мы что-нибудь сломаем, но если в полете что-то сломается, тоже ничего хорошего".

Антенна на перспективу

Сегодня ИСС может собирать более 50 спутников одновременно. Выпускаемые предприятием космические аппараты удовлетворяют большую часть спроса на продукцию такого рода в России и отчасти за рубежом. Такая востребованность позволяет создавать для работников условия, ради которых инженеры предпочитают Железногорск Красноярску и даже Москве, и развивать само предприятие. 

Четыре года назад завод построил новый корпус для сборки антенн космических аппаратов - круглый, с огромным куполом. Стены здания испещрены многочисленными воздуховодами, через которые в помещение закачивается очищенный воздух.

Рабочие здесь передвигаются на электрокарах и даже кран, который ворочает многокилограммовые конструкции, электрический. Лишь бы не было выхлопных газов. Устройства, которым предстоит принимать и передавать сигнал через десятки тысяч километров космического пространства, собирают в максимально стерильном помещении.

"Когда завод в 1960-е годы строился, требований по чистым зонам еще не было, - рассказывает старший мастер участка Геннадий Миронович. - В итоге приходилось уже потом в этих зданиях организовывать чистые зоны. Там особенно реконструкцию-то не проведешь. А здесь изначально все так планировалось и рассчитывалось. Вплоть до скорости потоков воздуха, чтобы наши конструкции не колебались".

В корпусе, где антенны не колеблются от потоков воздуха, и даже пол сделан таким образом, что на него не передается вибрация от проезжающих снаружи машин, и проекты реализуются амбициозные. Здесь сотрудники ИСС отрабатывают технологию производства центрального зеркала и серии защитных экранов для телескопа уникальной российской космической обсерватории "Миллиметрон". 

Эту обсерваторию планируется вывести на орбиту не ранее 2019 года. С ее помощью астрофизики надеются получить сведения для более чем 30 направлений научных исследований. А сделать так, чтобы десятиметровое зеркало телескопа после попадания в космос развернулось в рабочее положение и все его элементы с точностью до микрона заняли свои места, предстоит специалистам "ИСС".

Пока прототипы оборудования "Миллиметрона" стоят у стен корпуса, центральное место занимает круглая конструкция из армидных нитей, напоминающая паутину гигантского паука. Это прообраз будущей антенны диаметром 48 м самой большой для российских космических аппаратов. В перспективе такая антенна будет занимать все пространство корпуса - 60 м в диаметре.

На вопрос о том, для какого спутника такая огромная антенна предназначена, Миронович не отвечает, только таинственно улыбается: "Этого я вам пока сказать не могу. Скажем так, перспективная антенна для перспективного космического аппарата. Время пройдет, все узнаете".