Опыт, проверенный жизнью

XXI - век бурного развития науки, техники и высоких технологий. Происходит формирование современного информационного общества, которому присущи черты глубоких знаний, высокой динамики развития, передового производства, всестороннего развития личности. Государства, обладающие развитой наукой и передовым производством, в этом столетии войдут в группу элитных стран современного мира и займут высокое положение в мировых рейтингах. Особое место в этих рейтингах будет отведено странам, обладающим космическими технологиями, имеющим развитую космическую науку и ракетно-космическую технику.

Анализируя итоги космической деятельности Украины в первом десятилетии XXI в., следует отметить две противоречивые тенденции в развитии отечественной космической промышленности:

1) благодаря активной международной деятельности ведущие предприятия ракетно-космической отрасли расширяют участие в реализации масштабных космических проектов, что соответствует глобализации и коммерциализации космической деятельности и говорит о высокой оценке развития украинской космической науки, техники и технологий;

2) заложенный в прошлом столетии научный и технологический фундамент космического производства на сегодняшний день практически полностью освоен, и отсутствует положительная динамика в развитии сотрудничества академической науки и космической промышленности.

Вторая тенденция обусловлена, прежде всего, глубокой конверсией отечественной промышленности, проведенной в 1990-х, и недостаточным финансированием переоснащения производства для нужд мирного космоса. Космическая наука и производство по существу были брошены на самовыживание (финансирование науки составляло в среднем 0,29%, а космических программ - 0,15% годового бюджета страны). Ценой неимоверных усилий удалось сохранить основной научно-технологический потенциал, кадры и материальную основу ракетно-космического производства.

В "Концепции реализации государственной политики в сфере космической деятельности на период до 2032 г.", утвержденной правительством Украины в марте 2011 г., и в "Общегосударственной целевой научно-технической космической программе на 2013–2017 гг.", принятой парламентом Украины в сентябре 2013 г. и утвержденной президентом В.Януковичем, предусмотрен целый ряд новых проектов и задач, реализация которых невозможна без активизации сотрудничества Национальной академии наук Украины и ведущих предприятий ракетно-космической отрасли.

В этих условиях особо ценным является опыт научно-технического сотрудничества, накопленный во второй половине XX ст. - в эпоху бурного развития космической науки и ракетно-космической техники. Только изучая и применяя этот опыт, возможно выполнение сложнейших задач, стоящих перед отечественной ракетно-космической отраслью в ближайшие десятилетия.

В октябре 2013 г. в России и Украине прошли торжественные мероприятия, посвященные 90-летию со дня рождения выдающегося ученого, генерального конструктора ракетно-космической техники, дважды Героя социалистического труда, лауреата Ленинской и Государственных премий СССР и Украины, академика НАН Украины и Российской АН - Владимира Федоровича Уткина.

После Великой Отечественной войны, которую В.Уткин прошел от рядового до старшины, он окончил ленинградский военно-механический институт, и в 1952 г. был направлен в Днепропетровск на ракетный завод №586. С того времени В.Уткин полностью посвятил свою жизнь созданию ракетных комплексов и космических систем. Большую часть творческой жизни - 38 лет - Владимир Федорович проработал в Украине, из них 19 лет - начальником и генеральным конструктором КБ "Южное" (1971–1990). В.Уткин принадлежит к поколению выдающихся руководителей конструкторского бюро "Южное", создавших своим героическим трудом во второй половине XX ст. в городе на Днепре научно-конструкторскую школу стратегического ракетостроения, первым руководителем и основателем которой был академик Михаил Кузьмич Янгель. Стратегия генерального конструктора В.Уткина заключалась в нахождении нестандартных, порой невероятных научно-технических решений. Разработки, выполненные под его руководством в КБ "Южное" и реализованные Южным машиностроительным заводом, поражают своей новизной и техническим совершенством.

На долю В.Уткина как генерального конструктора пришелся период исключительно напряженной и плодотворной работы КБ "Южное", когда параллельно разрабатывались несколько абсолютно разных ракетно-космических комплексов, и по всем направлениям работ были достигнуты выдающиеся результаты. Как можно было в короткие сроки достигать высоких характеристик сложных ракетно-космических систем? Сам Владимир Федорович отмечал, что это стало возможным, прежде всего, благодаря тесному сотрудничеству с академическими научными институтами. Именно при В.Уткине сотрудничество КБ "Южное" с Академией наук Украины и АН СССР приобрело системный и широкомасштабный характер. По каждой тематической разработке определялись актуальные научные проблемы, и формировался сводный план научно-исследовательских работ (НИР) предприятия. Объем финансирования работ, заказываемых НИР, вырос более чем в три раза. Практически все изделия разрабатывались на основе научно-технического задела, создаваемого в результате выполнения фундаментальных и прикладных НИР. В.Уткин лично уделял огромное внимание эффективному применению результатов совместных научно-исследовательских работ.

Приведем несколько примеров совместного решения крупных научно-технических проблем.

Обеспечение герметичности жидкостных ракет. Американские специалисты, по результатам разработки ракеты "Титан-II", заявляли, что создание жидкостных ракет длительного хранения невозможно. КБ "Южное" совместно с ЦНИИМАШ, Институтом электросварки имени Е.Патона, институтами проблем материаловедения Украины и России и многими другими организациями провели поистине грандиозную работу - и решили эту проблему. Были выполнены теоретические и экспериментальные исследования по физике течения газов и жидкостей в тонких микрокапиллярах, изучено влияние качества металлов на их проницаемость и т.д. Институтом электросварки имени Е.Патона были разработаны новые технологии и уникальные установки для сварки крупногабаритных узлов, в т.ч. сварки взрывом. Какие это дало результаты? Гарантийные сроки нахождения жидкостных ракет в заправленном состоянии были увеличены более чем в 2,5 раза: вместо 10 лет - более 25 лет.

Химический наддув баков. Реализация этой идеи предполагала впрыск горючего - в бак окислителя, и окислителя - в бак горючего. Компоненты топлива при соединении самовоспламенялись, и наддув баков осуществлялся давлением образующихся продуктов сгорания. Полет ракеты с двумя управляемыми "пожарами" на борту представлялся фантастикой, а сама мысль об этом многих приводила в ужас. Тем не менее, для решения проблемы были привлечены ведущие НИИ, проведено около тысячи испытаний в Загорске и Днепропетровске. В результате идея химического наддува была успешно реализована, и получен значительный выигрыш в энергетике ракеты - удалось отказаться от громоздких баллонов с газом высокого давления.

Создание и применение новых композиционных материалов. В ракетах КБ "Южное" нашли применение все виды полимерных композиционных материалов: стекло-, органо- и углепластики. Разработка и внедрение в конструкцию твердотопливных ракет углеродных материалов - это отдельная, "золотая" страница украинской науки. Во главе этой работы стоял Институт проблем материаловедения имени И.Францевича НАН Украины. Была создана колоссальная инфраструктура по производству углеродных материалов и их исходных компонентов. Были разработаны также углерод-углеродные композиционные материалы, без которых немыслимо создание сопловых блоков ракетных двигателей и наконечников головных частей. Большая роль в этом принадлежала харьковскому физико-техническому институту.

Особую роль в координации научно-технических работ для нужд ракетно-космической отрасли СССР играл Центральный научно-исследовательский институт машиностроения (ЦНИИМАШ), определявший основные направления, программы и приоритеты развития ракетно-космической техники. В.Уткин, возглавлявший ЦНИИМАШ в 1991–2000 гг., сделал все возможное в сложных экономических и политических условиях, чтобы сохранить налаженные научные связи. Но, к сожалению, новые политические реалии взяли свое. Предприятия космической отрасли Украины в 1990-х остались без поддержки головного отраслевого НИИ.

С 1968 г. при АН УССР работала Комиссия по космическим исследованиям, выполнявшая координационные функции для украинских академических институтов. В 2001 г. по инициативе Национального космического агентства Украины (НКАУ) на базе Комиссии по космическим исследованиям был создан Совет по космическим исследованиям НАН Украины и НКАУ, частично взявший на себя функции координатора научно-исследовательских работ в Украине по космической тематике. Но полноценно заменить отраслевой НИИ Совет по космическим исследованиям, конечно же, не мог.

В конце 1990-х - начале 2000-х гг., используя ранее созданный научно-технический задел, КБ "Южное" и ПО "Южмаш" удалось в условиях жесткой конкуренции занять достойное место на мировом рынке космических услуг - благодаря участию в больших международных коммерческих проектах: "Днепр", "Морской старт", "Наземный старт". Этому способствовала целенаправленная политика Государственного космического агентства Украины по выходу на международную арену: были подписаны стратегические соглашения о сотрудничестве с Российской Федерацией, США, Китаем, странами Европейского Союза и Европейским космическим агентством.

Сегодня мировые темпы развития ракетно-космической техники чрезвычайно высоки. России и США приходится подтверждать свое лидерство путем создания новых ракетно-космических комплексов и кораблей. Стремительно развивают свою космическую деятельность Евросоюз и Китай. Десятки новых стран рвутся в космос и создают свои ракеты-носители и космодромы. В последние годы КБ "Южное" и Южмашзаводу удалось войти в международную кооперацию по созданию американской ракеты-носителя "Антарес" и европейской ракеты "Вега". Идут переговоры и проработки по другим проектам с другими странами.

Выдержать конкурентную борьбу на современном рынке космических технологий удастся только в том случае, если решение всего комплекса вопросов разработки, изготовления, испытаний и эксплуатации будет происходить с использованием последних достижений науки и техники. Поэтому Государственное предприятие "КБ "Южное" взяло на себя роль инициатора по привлечению научно-технического потенциала Украины для решения проблем создания ракетно-космической техники. Эта инициатива была поддержана руководством Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины.

Год назад, в октябре 2012 г., на расширенном заседании Президиума Национальной академии наук Украины было подписано Генеральное соглашение о научно-техническом сотрудничестве между НАН Украины и ГП "КБ "Южное" в сфере создания ракетно-космической техники, утвержден перспективный план совместной научно-технической деятельности и создан координационный совет по организации совместных работ. Эти документы введены в действие специальным постановлением президиума НАН Украины от 10 октября 2012 г. "О развитии сотрудничества Национальной академии наук Украины и Государственного предприятия "КБ "Южное" им. М.Янгеля".

Совместное заседание Президиума НАН Украины и КБ "Южное" было проведено впервые за прошедшие 20 лет, а подобная по масштабности инвентаризация научных разработок украинских институтов для нужд космической отрасли выполнялась последний раз в 1980-е годы при генеральном конструкторе ракетно-космической техники В.Уткине.

Принятые документы тщательно готовились и согласовывались. Большую подготовительную работу провели президиум НАН Украины, управление космических научных исследований ГКА Украины,
тематические подразделения КБ "Южное".

Все это говорит о том, что на современном этапе развития космической деятельности ГКА Украины и КБ "Южное" смотрят в будущее через призму
науки.

22 октября 2013 г. в Киеве состоялось расширенное заседание Координационного совета по организации совместных работ КБ "Южное" им. М.Янгеля и научных организаций НАН Украины, посвященное 90-летию академика В.Уткина.

В первой части заседания прошло обсуждение предварительных итогов совместной научно-исследовательской деятельности КБ "Южное" и научных организаций НАН Украины в 2013 г.

2013 г. стал первым годом сотрудничества и осуществления совместной научно-исследовательской деятельности ГП "КБ "Южное" и научных учреждений НАН Украины в рамках заключенного генерального соглашения. За это время активизировались и были возобновлены многолетние связи между подразделениями КБ "Южное" и институтами НАН Украины. По всем направлениям, включенным в план совместной научно-исследовательской деятельности на 2013 г., согласованы технические задания и выданы исходные данные. По первоочередным темам, подкрепленным необходимым финансированием, началось выполнение научно-исследовательских работ.

По направлению №1 "Общие вопросы перспективных проектов" в 2013 г. отрабатывался новый проект электродинамической космической троссовой системы, предназначенной для удаления с околоземных орбит космического мусора. Исполнитель работ от НАН Украины - Институт технической механики (ИТМ).

По направлению №2 "Баллистика, аэродинамика и теплообмен" исследовались темы: аэротермогазодинамика гиперзвуковых летательных аппаратов, аэродинамические характеристики ракет на сверхзвуковом отрезке полета, аэродинамика космических аппаратов, поля обтекания с учетом интерференции "корпус-аэродинамический руль", методика прогнозирования состояния атмосферы по трассе полета ракеты-носителя, оценка возможности создания стандарта глобальной атмосферы. Исполнители от НАН Украины - Институт технической механики, УкрНИИгидромет, Морской гидрофизический
институт.

По направлению №3 "Нагрузка и прочность конструкций" выполнялись работы, посвященные исследованиям запасов стойкости ракетных конструкций; расчету прочности обечаек; исследованиям аэроупругости, акустики и флаттера; исследованиям колебаний и вибраций ракетных конструкций; исследованиям прочности деталей из углерод-углеродных материалов. Исполнители от НАН Украины - Институт механики, Институт проблем машиностроения, Институт технической механики, Физико-механический институт, Институт проблем прочности, Институт прикладных проблем механики и математики.

По направлению №4 "Новые материалы и технологии" разрабатываются технологии получения высокопрочных углеродных волокон и волокнистых материалов, термостойкого радиопоглощающего материала, а также исследуются материалы и конструкции из полимерных композиционных материалов. Исполнители - Институт проблем материаловедения, Завод порошковой металлургии, Институт химии поверхности, Институт физической химии, Институт сцинтилляционных материалов, Институт проблем прочности, Институт электросварки, Институт электронной физики.

По направлению №5 "Основные проблемы ракетных двигателей на твердом топливе" осуществляется научное сопровождение изготовления специальных каучуков и разработка новых связующих для перспективных видов твердого ракетного топлива. Исполнитель работ от НАН Украины - Институт химии высокомолекулярных соединений.

По направлению №6 "Жидкостные двигательные установки" выполняются работы по разработке эднотермических топлив и жаропрочных материалов, изготовлению и исследованию образцов углерод-углеродных материалов. Исполнители - Институт газа и Харьковский физико-технический институт.

По направлению №7 "Спутниковые системы научного и специального назначения, системы телеизмерений" отрабатываются темы по улучшению точности геопривязки данных космических аппаратов, виброзащите приборов полезной нагрузки, обеспечению "магнитной чистоты", обеспечению стойкости к воздействию космических излучений, методологии спутникового зондирования Земли и тематической обработки снимков. Исполнители от НАН Украины - Институт космических исследований, Международный научно-учебный центр информационных технологий, Институт прикладной математики и механики, Институт математики, Институт проблем машиностроения, НТЦ магнетизма технических объектов, Институт электронной физики, Научный центр
аэрокосмических исследований Земли.

По направлению №8 "Системы управления" в Институте космических исследований, Радиоастрономическом институте, Институте проблем математических машин и систем, Институте проблем регистрации информации создаются специальные базы данных и алгоритмы обработки информации.

По направлению №9 "Экономика и управление" ведутся работы по анализу существующих моделей инновационной деятельности космических отраслей, разработке стратегии и экономической модели инновационной деятельности космической отрасли Украины. Исполнители от НАН Украины - Институт экономики и прогнозирования, Центр исследований научно-технического потенциала и истории науки, Институт экономико-правовых исследований, НИЦ индустриальных проблем развития, Институт проблем рынка и экономико-экологических исследований.

По направлению №10 "История ракетно-космической техники" проводятся исследования творческого наследия академиков АН Украины М.Янгеля, В.Будника и В.Уткина, разработана концепция Национального музея истории ракетно-космической техники. Соисполнители - Совет по космическим исследованиям НАН Украины, Центр исследований научно-технического потенциала и истории науки, Национальный технический университет "КПИ", Днепропетровский национальный университет, Национальный центр аэрокосмического образования молодежи, Житомирский музей космонавтики.

Во второй части расширенного заседания Координационного совета по организации совместных работ КБ "Южное" им. М.Янгеля и научных организаций Национальной академии наук Украины, посвященного 90-летию академика В.Уткина, президент НАН Украины Б.Патон и генеральный конструктор-генеральный директор КБ "Южное" А.Дегтярев в торжественной обстановке подписали План совместной научно-технической деятельности КБ "Южное" и научных организаций Национальной академии наук Украины на 2014 г., содержащий 67 позиций. В него добавлены 16 новых тем, в их числе:

- разработка технологий сварки сотовых конструкций из жаростойких сплавов, топливных баков и сухих отсеков, узлов типа стрингер-фитинг;

- отработка технологий лазерной сварки сопел и внутренних стенок камер двигателей;

- исследование прочности деталей из углерод-углеродных материалов;

- исследование прочности стыков ракетных конструкций из слоистых композиционных материалов и прогнозирование прочности конструкций из полимерных композиционных материалов;

- изготовление опытной партии материалов для поиска и устранения локальных течей компонентов ракетного топлива;

- разработка термостойкого конструкционного радиопоглощающего материала;

- разработка методик проектирования электромагнитно чистых мини- и наноплатформ для научных экспериментов в космосе;

- разработка методов определения параметров движения космических аппаратов по результатам оптических и фотометрических наблюдений;

- разработка малогабаритных датчиков давления и температуры, а также термоэлектрических приборов.

Планом предусмотрено значительное увеличение объемов финансирования совместных исследований в 2014 г. за счет средств НАН Украины и КБ "Южное".

Активное возобновление совместных работ КБ "Южное" с НАН Украины является достойным продолжением традиций, заложенных в прошлом столетии академиками М.Янгелем и В.Уткиным. Практика тесного сотрудничества академических институтов и предприятий космической промышленности, применявшаяся в ответственные периоды развития космической науки и ракетно-космической техники, привела к выдающимся результатам на уровне лучших мировых достижений в этой области.

Только используя этот бесценный и проверенный жизнью опыт сотрудничества науки и промышленности для современных задач ракетно-космической отрасли, можно с оптимизмом смотреть в космическое будущее Украины XXI века.