1.7 РАДИОТЕХНИЧЕСКОЕ ОТСТУПЛЕНИЕ
1.7 РАДИОТЕХНИЧЕСКОЕ ОТСТУПЛЕНИЕ
В первые годы проектирования межконтинентальных баллистических ракет «нулевого» поколения — Р-7, Р-7А у нас, «Атласа» и «Титана-1» в США — не придавалось особого значения проблемам уязвимости стартовых позиций и длительности дежурства в заправленном состоянии.
Самыми главными показателями, вокруг которых разгорались жесточайшие споры, были максимальная дальность, мощность боевого заряда и точность стрельбы.
Для Р-7 и Р-7А по первьм двум показателям разработчики и военные заказчики так или иначе быстро договорились, ибо при данной конструкции ракеты в ее головную часть закладывался заряд максимальной мощности, масса которого определялась в Арзамасе-16, а это было все равно, что от Бога. Масса всей головной части была фактором, определяющим дальность. Точность, или КВО, на 90% определялась системой управления. Здесь открывался простор для многих альтернативных вариантов.
В наше сознание со времени работы в Германии была заложена истина, что инерциальные автономные системы без радиокоррекции не способны обеспечить высокую точность. И расчеты, и опыт, полученные на ракетах средней дальности, показывали, что для Р-7 без радиоуправления КВО может достигать десятков километров.
Разработчиком систем радиоуправления наших ракет в пятидесятых годах был НИИ-885 Министерства промышленности средств связи (МПСС). Однако ради исторической справедливости колыбелью советских систем радиоуправления по праву должен считаться НИИ-20 МПСС. Из этого института ко мне в Германию в институт «Рабе» в 1945 году приехали Михаил Рязанский, Евгений Богуславский и ряд других радиоинженеров.
В 1946 году группа специалистов по радиотехнике, радиолокации и радионавигации во главе с Рязанским была переведена из НИИ-20 в НИИ-885. Рязанский был назначен главным инженером НИИ-885. Оставшийся в НИИ-20 Борис Коноплев в том же 1946 году получил задание на разработку системы радиоуправления ракетой Р-3 на дальность 3000 км и начал НИР «Н3» по исследованию систем управления ракетами на дальности до 10 000км. Жестокие уроки второй мировой войны для высшего политического руководства страны не прошли даром. Даже на уровне одного министерства считалось полезным дублировать НИРы по сложным системам. На этом не экономили.
С Борисом Коноплевым я не встречался с 1937 года — с того времени, когда прекратились поиски экипажа Леваневского. После этого он был слушателем физфака МГУ, завлабом Института теоретической геофизики Академии наук у академика Отто Юльевича Шмидта, во время войны разрабатывал автоматические радиометеорологические станции для Арктики. В 1943 году он был переведен в НИИ-20, где разработал систему точной радионавигации для самолетов и сдал ее на вооружение, за что в 1946 году получил Сталинскую премию.
В НИИ-20 Коноплев с большим размахом организовал исследовательскую работу по системам точного радионаведения ракет. Я с ним встретился в Капустином Яре уже в 1948 году. Тогда Павел Цыбин в адрес Коноплева пустил эпиграмму, которая начиналась так:
Изучать влиянье струй
Прилетел к нам Коноплюй.
Несмотря на массу шуток в свой адрес, Коноплев несколько лет ставил опыты, которые помогли выбрать оптимальные диапазоны радиоволн для будущих радиосистем и уточнить места расположения наземных радиосредств. В 1950 году Коноплев с группой сотрудников переводится из НИИ-20 в НИИ-885. Здесь он принимает на себя руководство всеми разработками по системам радиоуправления ракетами большой дальности.
В его подчинение переходят два противоборствующих коллектива: Богуславского и Борисенко. Они боролись за исключительное право выполнения самых престижных работ. Коноплев своей волей и авторитетом «задавил» обоих, облегчив ненадолго положение Рязанского, бравшего на себя роль миротворца.
В 1953 году Коноплев успешно заканчивает разработку радиосистемы управления для Р-5, в 1954 году модернизирует ее для Р-5М и приступает к главной задаче — разработке эскизного проекта для системы радиоуправления Р-7.
В этот проект был заложен ряд принципиально новых решений: многофункциональная импульсная радиолокация для траекторных измерений, передачи команд, разностно-дальномерный метод боковой радиокоррекции, кодирование команд. Размах работ был такой, что опытный завод НИИ-885 был полностью загружен заказами Коноплева.
В разгар работ по изготовлению аппаратуры у Коноплева возникли принципиальные разногласия с Пилюгиным и поддержавшим его Рязанским. Я был в хороших отношениях с каждым их них. Через меня или напрямую каждый из них пытался убедить Королева в своей правоте. Когда мне пришлось вникнуть в объем работ, предстоящих НИИ-885 в Тюратаме для доведения радиосистемы управления Р-7 до полной кондиции, я пришел к выводу, что при таких сложных, хотя и очень умных радиосредствах нам некогда будет заниматься собственно ракетой.
Свои опасения я высказал Королеву. Он отреагировал спокойно: «Возможно, нам надо будет решиться на пуски независимо от готовности радиосистемы. Если радисты будут „крайними“, начнем летать без них, у нас своих проблем хватит. Но не вздумай об этом говорить. Мы везде будем выступать с требованием готовности точно по графику. И думайте с Пилюгиным, как все же сделать автономную систему более точной».
В самом НИИ-885 разгорелась борьба за приоритеты в исследованиях и производстве между Пилюгиным и Коноплевым. Рязанский, посоветовавшись с Королевым, поддержал Пилюгина. Коноплев обиделся и угрожал уходом из НИИ-885. Но дело было не в обиде. Коноплев был достаточно умен, чтобы понять, что в перспективе системы управления боевыми ракетами должны избавиться от громоздких и сложных радиокомплексов.
Впервые эти мысли он высказал в Ленинграде, когда мы с ним вместе посетили НИИ-49. В этом институте судостроительной промышленности по нашему заданию разрабатывалась гиростабилизированная платформа на «воздушном подвесе». Молодой коллектив возглавлял Вячеслав Арефьев. Он доказывал, что если им удастся получить заложенные в проект инерциальной системы параметры платформы и установленных на ней акселерометров, то в принципе можно добиться требуемых КВО и без радиосистемы. Тогда технология создания нашей гироскопической техники еще не позволяла воспользоваться этим очевидным путем. Кроме совершенства гироскопической электромеханики была необходима и принципиально новая электроника. Но время бортовых цифровых вычислительных машин для нашей ракетной техники еще не пришло. В полной мере преимущества инерциальной системы в сочетании с БЦВМ были реализованы американцами раньше нас на ракетах «Титан-2» и «Минитмен-1» в 1962 году. На «Атласе» и «Титане-1» американцы так же, как и мы, стремясь получить высокие точности, использовали радиосистемы.
Коноплев мне как-то проговорился, что разработанную и запущенную в производство систему для Р-7, если бы на то была его власть, он бы полностью переделал.
В 1955 году Коноплев, «хлопнув дверью», все же ушел из НИИ-885.
В 1959 году он был назначен директором и главным конструктором созданного в Харькове ОКБ-692 (впоследствии -»Электроприбор», а затем «Хартрон»). Логически объяснимая метаморфоза произошла в мировоззрении Коноплева к тому времени. Став главным конструктором, отвечающим за всю систему управления ракетой Р-16, он отказался от радиоуправления и разработал чисто автономную систему. 24 октября 1960 года Коноплев погиб. Ему так и не суждено было узнать, что Р-16 — первая отечественная межконтинентальная ракета без системы радиоуправления — при дальности 12 500 км имела КВО 2700 м. Это всего на 700 м больше, чем КВО ракеты Р-7, для которой использовалась сложнейшая система радиоуправления, созданная в НИИ-885 его последователями, главным из которых был Евгений Богуславский.
Измерение параметров движения «семерки» и передача команд управления на «борт» осуществлялась импульсной многоканальной линией связи, работающей в 3-сантиметровом диапазоне волн кодированными сигналами. Система имела два пункта управления — главный и зеркальный, находившиеся на расстоянии 500 км один от другого. Прямая, соединяющая два пункта, должна была быть перпендикулярна директрисе стрельбы.
Для боковой коррекции измерялась разность расстояний с «борта» до главного и зеркального пунктов и на «борту» вырабатывались сигналы, соответствующие боковому отклонению и боковой скорости ракеты относительно плоскости стрельбы. Эти сигналы поступали в автомат стабилизации, разработанный в отделе Пилюгина, и после обработки, дифференцирования, усиления и сложения с командами от гироскопов шли на рулевые машины, поворачивающие на нужный угол рулевые двигатели. Так производилось управление по углу рыскания. Управление по дальности осуществлялось с помощью специального счетно-решающего устройства, находившегося на главном пункте. При достижении ракетой расчетного значения конечной скорости и координат, при которых удовлетворяется функционал, определяющий дальность полета, счетно-решающее устройство выдавало для передачи на «борт» команду выключения двигателя второй ступени.
Наземная аппаратура системы радиоуправления в 1957 году размещалась в кузовах 15 автомашин. Вскоре были построены кирпичные здания, которые назывались «станциями управления».
В сотнях километров от стартовой позиции в голой степи пришлось строить не только здания для аппаратуры, но и казармы, столовые, электростанции и создавать условия жизнеобеспечения воинскому контингенту и радиоспециалистам промышленности.
Громоздкость и уязвимость системы радиоуправления были очевидны.
Нелегко было жить и работать на «двойке», но во много раз тяжелее — в затерянных в пустыне гарнизонах при станциях управления. Особенно страдали солдаты, молодые офицеры, которые в отличие от «промышленников» не были увлечены доведением «до ума» своей сложной и капризной радиоаппаратуры. От тех лет сохранилось фольклорное солдатское творчество, характеризующее настроения заброшенных в полупустыню маленьких гарнизонов:
Там за лето на небе ни тучки,
Там зеленой травы не видать,
Саксаул да сухие колючки
Лишь природа сумела создать.
Чахнут, корчась под солнцем, растения,
Молят небо о хладном дожде,
Но оно их не слышит моления
И ни капли не бросит нигде.
По барханам злой ветер гуляет,
Сумасшедшие вихри ревут,
Нашу юность песок засыпает,
И ее никогда не вернуть.
Однако не только из казахской полупустыни предстояло взлетать «семеркам». Начиналась «великая ракетная стройка» и на севере страны в Архангельской области. Полигон Плесецк должен был к 1962 году иметь четыре «семерочных» стартовых позиции.
В «зеленое море тайги» Архангельской области пятисоткилометровые «радиоусы» для четырех стартов не вписывались. Начались интенсивные работы для упрощения и повышения надежности системы радиоуправления. Коллективы Пилюгина и Кузнецова трудились над повышением точности первичных командных приборов и всей автономной системы. Радисты искали пути избавления от двух равноудаленных станций и превращения системы в однопунктную. При переходе от Р-7 к Р-7А новая система уже была создана. Автономная система, мы ее называли «пилюгинская», обеспечивала рассеивание в боковом направлении, удовлетворяющее тактико-техническим требованиям. С радиосистемы была снята обязанность боковой коррекции и осталась только функция точного управления по дальности. Правда, для автономного управления дальностью «пилюгинцы» поставили вместо одного — три интегратора продольных ускорений, ввели систему РКС — регулирования кажущейся скорости, вместе с нами доказывали, что «еще немного» и мы сможем обойтись без радиоуправления. Но летные испытания показали, что основной параметр, определяющий дальность полета, — скорость в конце активного участка — измеряется радиосистемой на порядок точнее, чем тогдашними автономными приборами.
Для ракеты Р-7А была создана новая, существенно упрощенная радиосистема. Все наземные средства управления дальностью были сосредоточены в одном пункте, располагавшемся вблизи стартовой позиции. На «борту» вместо двух вращающихся по программе антенн устанавливалась одна неподвижная. Однако на этом усовершенствование радиометодов управления не закончилось.
Параллельно с импульсным разностно-дальномерным методом, ограничивающим способность оперативно переносить направление стрельбы, в НИИ-885 разрабатывалась однопунктная фазовая система. Станция управления должна была размещаться вблизи стартовой позиции и обеспечивать неограниченный по направлению выбор целей. Работа над системой была начата в 1959 году применительно к ракете Р-9.
Непосредственным руководителем работ по созданию фазовых систем радиоуправления был Михаил Борисенко.
Борисенко я запомнил по белому овчинному полушубку еще с холодных дней осени 1947 года в Капъяре. Он пришел в ракетную технику из воздушно-десантных войск, пройдя суровую школу войны. Грубоватый острослов, не трепетавший перед начальством, он осваивал технику боковой радиокоррекции (БРК). Вначале -немецкую «Викторию», потом руководил коллективом, который разработал для Р-1 и Р-2 свою систему БРК.
Опираясь на опыт создания систем боковой радиокоррекции ракет Р-1, Р-2 и Р-5, еще в 1956 году Борисенко выступил с предложением создать альтернативную систему сантиметрового диапазона радиоволн и фазовых методов измерений. Эта система по сравнению с импульсной, разрабатываемой для Р-7 и Р-7А, обещала быть более компактной, универсальной, точной и простой в эксплуатации.
Борисенко открыто критиковал систему Коноплева — Богуславского, разработку которой поддерживал Рязанский. Технические разногласия обострили личные отношения Борисенко с «тандемом» Рязанский — Богуславский. Неудачи, которые происходили при пусках «семерки» по вине радиосистем, использовались Борисенко для доказательства порочности пути, выбранного Богуславским, и преимуществ предлагаемой им системы.
2 января 1959 года радиосистема управления не выдала главную команду на выключение двигателя ракеты, запущенной нами с задачей попадания в Луну. При расследовании оказалось, что антенна радиопеленгатора главного пункта ошибочно была выставлена для связи с бортом носителя не по главному лепестку диаграммы направленности, а по одному из боковых. Траектория ракеты на активном участке отклонилась от расчетной, и «Луна-1» прошла мимо Луны, была объявлена «новой планетой» Солнечной системы и названа «Мечтой».
Через два года, при первом пилотируемом пуске 12 апреля 1961 года из-за неустойчивой работы преобразователя питания радиокомплекса команда на выключение двигателя по радио вообще не была выдана. Двигатель был выключен от интегратора автономной системы, настроенного на скорость, превышающую расчетную для радиосистемы. По этой причине «Восток-1» перелетел расчетную зону приземления и совершил посадку в Саратовской области. Отказ системы радиоуправления при полете Гагарина привел к тому, что было принято решение при пилотируемых полетах ее не использовать. Это было сильным ударом по престижу НИИ-885, авторитету Рязанского и Богуславского.
Но конкуренция принесла свои плоды. В системе радиоуправления Р-9 использовались две радиолинии: непрерывного излучения для измерения радиальной дальности и импульсная для передачи на «борт» команд управления.
При строительстве для Р-9 ШПУ система радиоуправления тоже была укрыта под землей. Антенны были помещены в специальные шахты, и потребовались специальные устройства для автоматического дистанционного подъема и наведения антенн после отката защитной крышки.
В период 1961-1965 годов была создана унифицированная система радиоуправления для ракет УР-100 Челомея и Р-36 Янгеля. Но и та и другая ракеты были приняты на вооружение только с инерциальными системами управления. Информация чувствительных командных приборов, установленных на гиростабилизированных платформах, обрабатывалась БЦВМ, это позволяло учитывать методические ошибки и применять оптимальные алгоритмы управления. В середине шестидесятых годов разработка радиосистем управления была прекращена.
Новый всплеск идей и разработок систем радиоуправления возник в конце семидесятых годов. Это были автономные радиолокационные системы наведения разводящихся головных частей по цифровым картам местности. Создавали эти системы уже совсем другие люди.
Богуславский переключил свою энергию на создание систем радиотелеметрии и систем управления космическими аппаратами. Он скоропостижно умер 18 мая 1969 года. Борисенко несколько лет еще пытался создавать компактные универсальные системы радиоуправления, но вскоре понял, что конкурировать по простоте и надежности с инерциальными системами бесполезно. В 1974 году он ушел из НИИ-885 в институт, разрабатывавший специальные системы связи. НИИ-885 в дальнейшем был переименован в НИИ космического приборостроения. Созданные в последние годы в этом НИИ радиосистемы комплексно решают задачи радиоуправления, телеметрии, телевизионной и радиотелефонной связи.
Я уже писал, что в 1948 году в МЭИ будущий академик Владимир Котельников возглавил небольшую группу ученых и инженеров, которая независимо от НИИ-20 и НИИ-885 очень смело взялась за работу по траекторным и телеметрическим системам измерений для первых баллистических ракет. Преемник Котельникова Алексей Богомолов преобразовал группу энтузиастов в мощное современное ОКБ. Он возглавлял ОКБ МЭИ в течение тридцати лет, стал действительным членом Академии наук СССР. Богомолов иногда вызывал раздражение «фундаменталистов» радиосистем в НИИ-885 и других «солидных» фирмах тем, что брал работы, от которых отказывались заслуженные фирмы уважаемых министерств.
Вопреки всеобщему кризису в российской радиоэлектронике, коллектив ОКБ МЭИ сохраняет работоспособность и до сегодняшних дней охватывает своими разработками почти весь спектр радиокосмической тематики. Несмотря на «студенческое» происхождение, по значимости вклада в отечественную ракетно-космическую радиотехнику ОКБ МЭИ без колебаний надо поставить на второе место вслед за НИИ-885.