Версия для печати

Оптика для космоса

Как подмосковные стекловары осваивали выпуск космических телескопов
Власов Евгений
Летчик-космонавт, Герой России Валерий Корзун с «Рубинар-40х110» на борту МКС

В 1972 году министр оборонной промышленности поручил Лыткаринскому заводу оптического стекла (ЛЗОС) и Красногорскому механическому заводу (КМЗ) им. С. А. Зверева в кратчайший срок освоить производство крупногабаритных линзовых объективов (КГЛО), необходимых в первую очередь для спутников-разведчиков. Задание для лыткаринских стекловаров было очень серьезным, так что практически все службы завода были вовлечены в его выполнение.

На ЛЗОСе срочно создали отдел главного конструктора по выпуску КГЛО, который возглавил Виктор Румянцев. В дальнейшем отдел стал единым центром решения конструкторско-технологических, организационно-технических и научных проблем. Следует сказать, что поставленная задача была новой и доселе неизведанной не только для специалистов оптико-механического производства завода, но и для многих ученых Ленинградского оптического института (ГОИ) им. С. Н. Вавилова, с которым специалисты ЛЗОСа довольно тесно работали.

Проблемы в начале нового дела возникали часто, начиная от приготовления шихты для варки стекла. Требовалось изыскивать высококачественные компоненты, тщательно соблюдать режим варки стекла, размешивая его для исключения неоднородности, появления так называемых свилей – мельчайших, порой едва заметных невооруженным глазом пузырьков. Немало забот и хлопот вызывал обжиг (остывание в печи) полученной из отлитого стекла заготовки будущей линзы. Выяснилось, что процесс обжига заготовки в изначально холодном песке отрицательно сказывался на характеристиках уже собранного объектива. В дальнейшем заготовку линзы для остывания помещали в предварительно разогретый песок.

Для контроля качества оптических заготовок ведущие специалисты завода разработали приборы, позволявшие еще до сборки объектива контролировать и измерять параметры оптических деталей, покрытий, а также металлических компонентов, входивших в конструкцию объектива и влиявших на качество готового изделия. Это явилось предпосылкой для создания управляемого процесса юстировки объективов.

За организацию и непосредственное участие в претворении в действительность важнейшей государственной задачи Белоусову была присуждена Государственная премия РФ

Трудности возникали не только на предварительном, подготовительном этапе, но и в процессе сборки объектива. Так, согласно требованиям оптического расчета после механической обработки деталей объектива из титанового сплава толщиной до пяти миллиметров отклонение от плоскости базовых поверхностей для прокладок под оптику диаметром до 800 миллиметров должно быть не более одного микрона, а при длине деталей до одного метра погрешность в длине – не более одного-двух микрон.

В некоторых случаях специалисты ЛЗОСа по согласованию с учеными из ГОИ вносили изменения в конструкцию объектива, что давало возможность применить технологию сборки, обеспечивающую закрепление линз в оправах без деформации, добиваться точности зазоров между линзами и оправами до одного микрона, центрирование линз относительно единой базы – до трех – пяти микрон, а воздушного промежутка между линзами – с точностью до одного-двух микрон, для чего отклонение от плоскости юстировочных колец должно быть не более микрона при толщине этих колец всего лишь 6,15 миллиметра. Такая уникальная точность работы – визитная карточка специалистов высочайшей квалификации. Такими и были сотрудники ЛЗОСа, изготавливавшие кольца, и те, кто монтировал кольца и оптику в объектив.

Для достоверной оценки качества собранных объективов и обеспечения их максимальной эффективности эксплуатации в космосе совместно со специалистами ГНИИ «Химфотопроект» разработали методику оценки характеристик фотопленки и режимов ее обработки, однозначности оценки фотографической разрешающей способности фотообъектива.

Краткий перечень того, что было сделано для выполнения задачи, стоящей перед ЛЗОСом в деле создания космических объективов, дает реальную возможность представить огромную ответственность, которая легла на главного конструктора по этому направлению Виктора Румянцева. Его рабочий день на заводе начинался с визита в цех, где шла сборка очередного объектива или велась его юстировка, и там же заканчивался. Да и в нерабочее время по телефонному звонку он мчался в цех, чтобы на месте разобраться с тем, что происходило, привлечь для разрешения возникшей проблемы нужных специалистов, найти необходимое решение. Надо сказать, что он, наделенный огромной ответственностью, не был по натуре человеком, лишь дающим указания. Прежде всего Румянцев и его товарищи стремились докопаться до истинной причины возникшей проблемы и, выяснив ее, продолжить дальнейшую работу.

Виктор Васильевич окончил Московский станкоинструментальный институт по специальности «Приборы точной механики». Однако эта специальность не давала ему возможности при создании оптических приборов сочетать решение одновременно оптических и механических проблем. Поэтому его учеба во Всесоюзном заочном машиностроительном институте (ВЗМИ) на отделении «Оптические приборы» оказалось в 70-е годы как нельзя кстати: он мог оценивать и решать многие проблемы и как механик, и как оптик, что позволяло принципиально изменять оптические схемы и в соответствии с этим находить нужное технологическое решение при сборке объектива.

Оптика для космоса
Оптик-механик А. Кулаков
с объективом «Актиний-4А»

В частности, это позволило коллективу оптиков и механиков-инженеров под его руководством разработать конструкцию крупногабаритного линзового объектива «Рубин-77», испытанного в космосе в 1979 году. Хотя результаты оказались неоднозначными из-за нового оптического расчета нового крепления линз, изменений протяжного механизма, более пунктуальной системы подготовки аппаратуры к пуску, но «Рубин-77» был принят госкомиссией, завод с 1979-го стал его серийно выпускать.

С 1976 по 1983 год на ЛЗОСе освоили выпуск шести типов космических линзовых объективов: «Телегоир-12МТ», «Рубин-77», «Апо-Октон-8», «Апо-Марс-3А», «Апо-Марс-8», «Актиний-4».

Заменивший Румянцева на посту главного конструктора КГЛО Сергей Белоусов окончил Московский энергетический институт. В начале своей работы на ЛЗОСе он участвовал в создании двух видов бинокулярных зрительных труб для наблюдения и фотографирования с МКС. При развитии программы КГЛО он способствовал переходу с фотопленки на ПЗС (приборы с зарядной связью), позволявшие преобразовывать изображения в цифровую форму и оперативно транслировать эту информацию на Землю по радиоканалу с дальнейшим преобразованием переданных сигналов в изображение. Таким образом, увиденное из космоса становилось в масштабе реального времени достоянием заинтересованных служб государства. За организацию и непосредственное участие в претворении в действительность важнейшей государственной задачи Белоусову была присуждена Государственная премия РФ.

Перечисленный выпускавшийся и выпускаемый заводом ряд объективов для космоса немалый, и стоит остановиться на некоторых из них. Одним из первых стал «Телегоир-12».

О КГЛО «Рубин-77» уже вкратце сказано, но добавлю все же – он является гордостью заводских инженеров и рабочих, которые самостоятельно провели все оптические расчеты, разработали его конструкцию, обработали технологию сборки и добились признания от специалистов в области космического приборостроения как надежного и высококачественного (в отношении фотографии) космического прибора.

К великому сожалению, застойным в развитии космической фототехники оказались 90-е годы. Лишь в начале нового столетия для укрепления обороноспособности страны и развития народного хозяйства потребовалось создание космической аппаратуры для дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Для этого был создан КА «Ресурс», оснащавшийся объективами «Актиний-4А», «П-200» и «ТМ-40». Аппарат модификации «Ресурс-ДК» с этими объективами снимал местность с разрешением до одного метра в панхроматическом диапазоне и до двух-трех метров в трех узких спектральных диапазонах. Ширина захвата земной поверхности составляла до 28 километров с протяженностью от 16 до 2100 километров одновременно во всех трех спектральных диапазонах. Впервые в России были получены цветные снимки с высоким пространственным разрешением. За это, конечно же, надо благодарить наших создателей высококачественной оптики.

При этом необходимо особо подчеркнуть, что «Ресурс-ДК» отработал на космической орбите девять лет, хотя перед запуском аппарата наши специалисты давали гарантию на безотказную работу объективов не менее одного года из-за опасения потемнения оптики, потери светопропускания. Однако прошло девять лет – и никаких претензий.

В 2017 году был изготовлен, по всей вероятности, последний объектив «Актиний-4А», ибо на этом заканчивалась эра линзовой крупногабаритной оптики для дистанционного зондирования Земли.

Назову еще одного представителя из «когорты» КГЛО, которую сотрудники ЛЗОС поставили на службу стране. Одним из прославленных приборов является объектив «Апо-Марс-3А», созданный в 2014 году. В этом объективе максимально реализован световой диаметр, равный 670 миллиметрам. Из-за такой величины входной линзы весит объектив около 350 килограммов. Он – самый большой в мире линзовый объектив для ДЗЗ.

Однако и с изготовлением на ЛЗОСе последнего объектива «Актиний-4А» эра КГЛО не заканчивается. Космонавтам, прибывавшим на МКС, требовался прибор для наблюдения с высокими техническими характеристиками. И он, как говорят, «факультативно» был создан. Им стал уникальный «Рубинар-40х110» и он на МКС прижился.

Евгений Власов,
инженер-конструктор, лауреат премии Совмина СССР

Опубликовано в выпуске № 12 (875) за 6 апреля 2021 года

Loading...
Загрузка...

 

 

  • Past:
  • 3 дня
  • Неделя
  • Месяц