Скиф-ДМ

15 мая 1987 года  с космодрома Байконур впервые  стартовала сверхтяжелая ракета-носитель 11К25 "Энергия" N6СЛ (стендово-летная). Запуск стал сенсацией для  мировой космонавтики. Появление  носителя такого класса открывало  перед нашей страной захватывающие  перспективы. В своем первом  полете ракета-носитель "Энергия"  несла в качестве полезной  нагрузки экспериментальный аппарат  "Скиф-ДМ" (17Ф19ДМ), в открытой  печати названный "Полюс". 

 

ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ "ПОЛЮСА"

Космический аппарат "Полюс" задумывался в июле 1985г. именно как  габаритно-весовой макет (ГВМ), с  которым предстояло произвести первый пуск "Энергии", запланированный  на осень 1986 г. Этот замысел возник после  того, как стало ясно, что основная нагрузка ракеты - орбитальный корабль "Буран" - не будет готов к  этому сроку. Поначалу задача не представлялась особенно сложной - ведь сделать 100-тонную "болванку" не трудно. Но вдруг  КБ "Салют" получило пожелание-приказание министра общего машиностроения: превратить "болванку" в космический аппарат  для проведения геофизических экспериментов  в околоземном пространстве и  совместить тем самым испытания "Энергии" и 100-тонного космического аппарата. 
По сложившейся в нашей космической отрасли практике новый КА обычно разрабатывался, испытывался и изготавливался по меньшей мере пять лет. Но сейчас предстояло найти совершенно новый подход. Решили максимально активно использовать готовые отсеки, приборы, оборудование, уже испытанные механизмы и узлы, чертежи с других "изделий".

   

Технологический макет космического аппарата "Скиф-Д" (17Ф19Д) в цехе завода им. Хруничева. 1988 год.

Машиностроительный завод  им. Хруничева, которому была поручена сборка "Полюса", немедленно начал  подготовку производства. Но этих усилий явно не хватило бы, не подкрепись они  энергичными действиями руководства - каждый четверг на заводе проходили  оперативные совещания, проводимые министром О.Д.Баклановым или его заместителем О.Н.Шишкиным. На этих оперативках "трамбовались" нерасторопные или же в чем-то несогласные руководители предприятий-смежников и обсуждалась, если требовалось, необходимая помощь.

Никакие причины, и даже то, что почти тем же составом исполнителей одновременно велась грандиозная работа по созданию "Бурана", как правило, в расчет не принимались. Все было подчинено выдерживанию заданных сверху сроков - яркий пример административно-командных  методов руководства: "волевая" идея, "волевое" исполнение этой идеи, "волевые" сроки и - "денег  не жалеть!" 
В июле 1986 г. все отсеки, в том числе и заново спроектированные и изготовленные, уже находились на Байконуре.

УСТРОЙСТВО "ПОЛЮСА"

"Изделие" общей длиной  почти 37 м и диаметром до 4,1 м, массой около 80 т состояло  из двух основных отсеков: меньшего - функционально-служебного блока  (ФСБ) и большего - целевого модуля (ЦМ). ФСБ представлял собой давно  освоенный КБ "Салют" и лишь  немного видоизмененный для этой  новой задачи 20-тонный корабль,  почти такой же, какими были  транспортные корабли снабжения  "Космос-929, -1267, -1443, -1668" и модули  станции "Мир". Здесь размещались  системы управления движением  и бортовым комплексом, телеметрического  контроля, командной радиосвязи, обеспечения  теплового режима, энергопитания,  разделения и сброса обтекателей,  антенные устройства, система управления  научными экспериментами. Все приборы  и системы, не выдерживающие  вакуума, располагались в герметичном  приборно-грузовом отсеке (ПГО). В  отсеке двигательной установки  (ОДУ) размещались четыре маршевых  двигателя, 20 двигателей ориентации  и стабилизации и 16 двигателей  точной стабилизации, а также  баки, трубопроводы и клапаны  пневмогидросистемы, обслуживающей двигатели. На боковых поверхностях ОДУ размещались солнечные батареи, раскрывающиеся после выхода на орбиту. 
Большая работа была проделана КБ по созданию нового крупного головного обтекателя, защищающего ФСБ от набегающего воздушного потока. Впервые он изготавливался из неметаллического материала - углепластика.

Блок мишенного комплекса  крупным планом. На левом снимке видна чаша антенны радиолокатора

Целевой модуль проектировался и изготавливался заново. При этом конструкторы ориентировались на максимальное использование уже освоенных  узлов и технологий. Например, диаметр  и конструкция всех отсеков позволяли  использовать существующее технологическое  оборудование на заводе им. Хруничева. Узлы, связывающие ракету-носитель с космическим аппаратом, брались  готовыми - те же, что и для "Бурана", как и переходной стыковочный  блок, связывающий "Полюс" с Землей на старте. Система отделения "Полюса" от ракеты также повторяла бурановскую.

Система безмоментного выхлопа ("штаны") крупным планом

Так как ФСБ являлся  по сути уже освоенным ранее космическим  аппаратом, для него нужно было соблюсти такие нагрузки, на которые он рассчитывался  при запуске ракетой-носителем "Протон". Поэтому из всех вариантов компоновки смогли выбрать лишь такой, при котором  ФСБ располагается в головной части "Полюса". А поскольку  двигательную установку, находившуюся в ФСБ, было невыгодно переносить в кормовую часть, после отделения  от ракеты-носителя "Полюс" оказывался летящим маршевыми двигателями  вперед.

ЗАПУСК

В сообщении ТАСС от 15 мая, посвященному этому запуску, говорилось:" В Советском Союзе начаты летно-конструкторские испытания новой мощной универсальной ракеты-носителя "Энергия", предназначенной для выведения на околоземные орбиты как многоразовых орбитальных кораблей, так и крупногабаритных космических аппаратов научного и народнохозяйственного назначения. Двухступенчатая универсальная ракета-носитель... способна выводить на орбиту более 100 тонн полезного груза... 15 мая 1987 года в 21 час 30 минут московского времени с космодрома Байконур осуществлен первый запуск этой ракеты... Вторая ступень ракеты-носителя... вывела в расчетную точку габаритно-весовой макет спутника. Габаритно-весовой макет после разделения со второй ступенью должен был с помощью собственного двигателя быть выведен на круговую околоземную орбиту. Однако из-за нештатной работы его бортовых систем макет на заданную орбиту не вышел и приводнился в акватории Тихого океана..."

Предпусковые операции "Скифа-ДМ" на космодроме: подготовка в МИКе, стыковка с РН "Энергия"N6СЛ, вывоз на УКСС. Хорошо виден транспортный термостабилизационный чехол аппарата

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

 

Copyright© Вадим Лукашевич 2005

Первоначально этот старт  планировался на сентябрь 1986 года. Однако из-за задержки изготовления аппарата, подготовки пусковой установки и  других систем космодрома работы задержались  почти на полгода. Лишь в конце  января 1987 года аппарат был перевезен  из монтажно-испытательного корпуса  на 92-й площадке космодрома, где он проходил подготовку, в здание монтажно-заправочного комплекса 11П593 на площадке 112А.

Там 3 февраля 1987 года "Скиф-ДМ" был состыкован с ракетой-носителем 11К25 "Энергия" N6СЛ. На следующий  день комплекс вывезли на универсальный комплексный стенд-старт (УКСС) 17П31 на 250 площадке. Там начались предстартовые совместные испытания. Продолжалась и доделка УКСС. 
Реально комплекс "Энергия-Скиф-ДМ" был готов к запуску лишь в конце апреля. Все это время с начала февраля ракета с аппаратом простояла на пусковом устройстве. "Скиф-ДМ" был полностью заправленный топливом, надутый сжатыми газами и снаряженный бортовыми источниками энергопитания. За эти три с половиной месяца ему пришлось перенести самые экстремальные климатические условия: температуру от -27 до +30 градусов, вьюгу, мокрый снег, дождь, туман и пылевые бури.  
Однако аппарат выстоял. После всесторонней подготовки старт был назначен на 12 мая. Первый пуск новой системы с перспективным космическим аппаратом показался советскому руководству настолько важным, что его собрался почтить своим присутствием сам Генеральный секретарь ЦК КПСС Михаил Сергеевич Горбачев. Тем более новый лидер СССР, занявший первый пост в государстве год назад, давно собирался посетить главный космодром. Однако еще до прилета Горбачева руководство подготовкой пуска решило не испытывать судьбу и застраховаться от "генеральского эффекта" (есть такое свойство у любой техники ломаться в присутствии "высоких" гостей). Поэтому на 8 мая на заседании Государственной комиссии старт комплекса "Энергия-Скиф-ДМ" перенесли на 15 мая. Горбачеву решено было сказать о возникших технических проблемах. Ждать же еще три дня на космодроме Генсек не мог: на 15 мая у него была уже запланирована поездка в Нью-Йорк для выступления в ООН. 
11 мая 1987 года Горбачев прилетел на космодром Байконур. 12 мая он знакомился с образцами космической техники. Главным пунктом поездки Горбачева по космодрому был осмотр "Энергии" со "Скифом-ДМ". Затем Михаил Сергеевич выступил перед участниками предстоящего запуска. 
13 мая Горбачев улетел с Байконура, а подготовка к запуску вступила в завершающую стадию.

Программа полета "Скифа-ДМ" включала в себя 10 экспериментов: четыре прикладных и 6 геофизических. Эксперимент  ВП1 был посвящен отработке схемы выведения крупногабаритного КА по безконтейнерной схеме. В эксперименте ВП2 проводились исследования условий выведения крупногабаритного КА, элементов его конструкции и систем. Экспериментальной проверке принципов построения крупногабаритного и сверхтяжелого КА (унифицированный модуль, системы управления, терморегулирования, электропитания, вопросы электромагнитной совместимости) посвящен эксперимент ВП3. В эксперименте ВП11 планировалось отработать схему и технология полета.  Программа геофизических экспериментов "Мираж" была посвящена исследованию влияния продуктов сгорания на верхние слои атмосферы и ионосферы. Эксперимент "Мираж-1" (А1) должен был проводиться до высоты 120 км на этапе выведения, эксперимент "Мираж-2" (А2) - на высотах от 120 до 280 км при доразгоне, эксперимент "Мираж-3" (А3) - на высотах от 280 до 0 км при торможении.

Геофизические эксперименты ГФ-1/1, ГФ-1/2 и ГФ-1/3 планировалось  проводить при работе двигательной установки "Скифа-ДМ". Эксперимент  ГФ-1/1 был посвящен генерации искусственных  внутренних гравитационных волн верхней  атмосферы. Целью эксперимента ГФ-1/2 было создание искусственного "динамо-эффекта" в земной ионосфере. Наконец, эксперимент  ГФ-1/3 планировался для создания крупномасштабных ионообразований в ионо- и плазмосферах (дыр и дактов). "Полюс" оснащался большим количеством (420 кг) газовой смеси ксенона с криптоном (42 баллона, каждый емкостью 36 л) и системой выпуска его в ионосферу. 
Схема выведения аппарата "Скиф-ДМ" 15 мая 1987 года была следующая. Через 212 сек после контакта подъема на высоте 90 км сбрасывался головной обтекатель. Это происходило следующим образом: в Т+212 сек производился подрыв приводов продольного разъема обтекателя, через 0.3 сек происходил подрыв замков первой группы поперечного разъема ГО, еще через 0.3 сек подрывались замки второй группы. Наконец в Т+214.1 сек производился разрыв механических связей головного обтекателя и он отделялся.

В Т+460 сек на высоте 117 км производилось разделение аппарата и РН "Энергия". При этом предварительно в Т+456.4 сек подавалась команда на переход четырех маршевых двигателей РН на промежуточный уровень тяги. Переход занимал 0.15 сек. В Т+459.4 сек выдавалась основная команда на отключение маршевых двигателей. Затем через 0.4 сек эта команда дублировалась. Наконец в Т+460 сек выдавалась команда на отделение "Скифа-ДМ". Через 0.2 сек после этого включались 16 РДТТ увода. Затем в Т+461.2 сек производилось первое включение РДТТ системы компенсации угловых скоростей СКУС (по каналам тангажа, рысканья и крена). Второе включение РДТТ СКУС, если такое требовалось, производилось в Т+463.4 сек (канал крена), третье - в Т+464.0 сек (по каналам тангажа и рысканья).

Copyright© Вадим Лукашевич 2005

Через 51 сек после отделения (Т+511 сек), когда "Скиф-ДМ" и "Энергию" уже разделяло 120 м, начинался разворот аппарата для выдачи первого импульса. Так как "Скиф-ДМ" стартовал  двигателями вперед, то требовался его разворот на 180 градусов вокруг поперечной оси Z, чтобы лететь двигателями  назад. К этому развороту на 180 градусов из-за особенностей системы  управления аппарата требовался еще "доворот" вокруг продольной оси Х на 90 градусов. Только после такого маневра, прозванного специалистами "перевертоном", можно было доразгонять "Скиф-ДМ" для выхода его на орбиту.  На "перевертон" отводилось 200 сек. Во время этого разворота в Т+565 сек подавалась команда на отделение донного обтекателя "Скифа-ДМ" (скорость отделения 1.5 м/сек). Через 3.0 сек (Т+568 сек) выдавались команды на отделение крышек боковых блоков (скорость отделения 2 м/сек) и крышки системы безмоментного выхлопа (1.3 м/сек). В конце маневра разворота происходила расчековка антенн бортового радиолокационного комплекса, открытие крышек датчиков инфракрасной вертикали.  В Т+925 сек на высоте 155 км производилось первое включение четырех двигателей коррекции и стабилизации ДКС тягой 417 кг. Время работы двигателей планировалось 384 сек, величина первого импульса 87 м/сек. Затем в Т+2220 сек начиналось раскрытие солнечных батарей на функционально-служебном блоке "Скифа-ДМ". Максимальное время раскрытия СБ составляло 60 сек.  Выведение "Скифа-ДМ" завершалось на высоте 280 км вторым включением четырех ДКС. Оно производилось в Т+3605 сек (3145 сек после отделения от РН). Длительность работы двигателей составляла 172 сек, величина импульса - 40 м/сек. Расчетная орбита аппарата планировалась круговой высотой 280 км и наклонением 64.6 градусов.

Схема выведения
	старт РН "Энергия" с КА "Полюс" 15 мая 1987 года, снятый 24 камерами с разных ракурсов

15 мая старт был намечен  на 15 часов 00 минут ДМВ (16:00 летнего  московского времени). В этот день  уже в 00:10 (здесь и далее ДМВ)  начался и в 01:40 завершился  контроль исходного состояния  "Скифа-ДМ". Предварительно водородный  бак центрального блока (бак  Г блока Ц) носителя был продут  газообразным азотом. В 04:00 была  проведена продувка азотом остальных  отсеков РН, а через полчаса  прошел контроль исходной концентрации  в водородном баке блока Ц С 06:10 до 07:30 проводился ввод уставок и замер частоты телеметрической системы "Куб" аппарата. В 07:00 была включена азотная подготовка баков горючего боковых блоков. Заправка ракеты "Энергия" началась в 08:30 (на отметке Т-06 часов 30 мин) с заправки баков окислителя (жидкий кислород) боковых и центрального блоков. Штатная циклограмма предусматривала: 
- начать на отметке Т-5 часов 10 мин заправку водородом бака Г центрального блока (продолжительность заправки 2 часа 10 мин); 
- на отметке Т-4 часа 40 мин начать зарядку погруженных буферных батарей (ББ) в кислородных баках боковых блоков (блок А); 
- начать на отметке Т-4 часа 2 мин зарядку погруженных ББ в водородном баке блока Ц; 
- на отметке Т-4 часа начать заправку баков горючего боковых блоков; 
- закончить в Т-3 часа 05 мин заправку жидким кислородом баков блока А и включить их подпитку; 
- в Т-3 часа 02 мин завершить заправку жидким водородом центрального блока; 
- в Т-3 часа 01 мин завершить заправку горючим боковых блоков и включить дренаж заправочных магистралей; 
- завершить в Т-2 часа 57 мин заправку окислителем центрального блока.