Fiecare școlar știe că călătoria în spațiu începe pe Pământ și are loc fie pe orbită, fie pe suprafața altor planete. Iar cheia succesului este un cosmodrom modern și un echipament robotic perfect pentru studierea corpurilor cerești. Este curios că printre pionierii în crearea tehnologiei spațiale de primă clasă s-au numărat birourile de proiectare, întreprinderile și institutele de cercetare care făceau parte din sistem. rezervor industrie și în prezent fac parte din corporația de cercetare și producție UVZ. Acesta este Uralvagonzavod, compania-mamă a NPK, JSC Uralkriomash (Nizhny Tagil), JSC Institutul de Cercetare All-Rusian de Inginerie Transport (Sankt Petersburg) și JSC Ural Research Technological Institute (Ekaterinburg).
Fabrică de rezervoare și tehnologie de temperatură scăzută
Producția de rachete balistice din primăvara anului 1946 a necesitat crearea unui mijloc de transport a oxigenului lichid, un oxidant pentru combustibilul rachetei. Dezvoltarea rezervoarelor criogenice a fost inițial încredințată fabricii de la Mariupol, numită după Ilici. Folosind ca model tancul german folosit pentru alimentarea rachetelor V-2, în 1949 Mariupol a produs un mic lot de tancuri de 21N. Împreună cu echipamentul capturat, au asigurat lansarea rachetelor R-1 și R-2. Proiectanții Mariupol au reușit să pregătească un design îmbunătățit al rezervorului 21H1, dar apoi, la solicitarea Ministerului industriei construcțiilor navale, care se ocupa de fabrica care poartă numele lui Ilici, au reușit să transfere subiectul altor departamente. Deci, în ianuarie 1953, ordinul a trecut la Uralvagonzavod.
Atragerea unei întreprinderi „non-core” pare, la prima vedere, un capriciu birocratic, birocratic. Dar tehnologia de fabricare a tancurilor 21H1, dezvoltată la uzina Ilyich, era excesiv de laborioasă, necesita suprafețe mari de producție și nu era foarte potrivită pentru producția de masă. La UVZ, lipsa de experiență în crearea de echipamente cu temperatură scăzută a fost compensată de calificarea înaltă a muncitorilor, inginerilor și oamenilor de știință ai institutelor de ramură.
În februarie 1953, în laboratoarele fabricii au început lucrările experimentale non-stop. Tehnologia de sudare a vasului interior al unui rezervor criogenic din foi de aliaj de aluminiu AMts a fost dezvoltată experimental. În același timp, un grup de designeri de fabrică bazați pe rezervorul 21H1 a creat un nou model - 8G52, care s-a distins prin simplitate, fiabilitate, fabricație. Producția în serie de articole noi a început în octombrie 1953 și a asigurat livrarea de oxigen lichid către rachete. Producția de succes a rezervoarelor 8G52 (până la 150 de unități pe an) a confirmat potențialul ridicat al fabricii. Și construcția unei noi clădiri 200, cu o suprafață de 16 de metri pătrați, destinată asamblarii produselor criogenice, a extins semnificativ posibilitățile noii producții.
Complex de realimentare pentru legendarii „șapte”
La mijlocul anului următor, 1954, Uralvagonzavod, împovărat deja cu o comandă de stat pentru producția în serie de tancuri, vagoane de marfă, tancuri criogenice, s-a dovedit a fi singurul candidat pentru crearea unui complex de umplere pentru noua rachetă R-7. . Termenii de referință au fost aprobați la 27 august 1954 de către proiectantul șef de rachete și sisteme spațiale, Serghei Korolev, și proiectantul șef al echipamentelor de lansare la sol, Vladimir Barmin. Noul proiect științific și tehnic a necesitat un calcul amănunțit-studiu de proiectare teoretic și experimental și o bază de producție puternică. Prin urmare, la 1 octombrie, la UVZ a fost înființat un birou special de proiectare pentru tehnologie criogenică și echipamente de lansare la sol, OKB-250, condus de Methodius Veremiev.
Până în primăvara anului 1957, un întreg set de vehicule de realimentare fusese pregătit. Cisterna feroviară 8G117 cu pompe criogenice puternice a rezolvat problema umplerii G23 cu 31 de tone de oxigen lichid în 159-5000 de minute cu o rată de 6000-7 litri pe minut. Tancurile R-8 nu aveau izolație termică pentru a reduce masa totală, iar după realimentare până la decolarea rachetei, a fost necesară o completare constantă pentru a compensa pierderile de la evaporarea oxigenului lichid. Această „datorie” a fost preluată de cisternul de realimentare 118G8. Și produsul special 128G7 a furnizat R-XNUMX azot lichid, care a fost folosit pentru presurizarea rezervoarelor de rachete. Unitățile au fost realizate într-o versiune mobilă, ceea ce a făcut posibilă evacuarea rapidă a acestora cu resturile de lichide criogenice.După lansarea istorică a rachetei R-4 cu un satelit artificial la 1957 octombrie 7, un grup de specialiști din diverse întreprinderi și institute de cercetare a primit titlul de laureați ai Premiului Lenin. Printre aceștia a fost proiectantul șef al OKB-250 Methodius Veremiev.
Era zborului spațial cu echipaj
Instalațiile mobile de realimentare produse de UVZ au asigurat lansarea cu succes a vehiculului de lansare Vostok-1 și lansările ulterioare ale navelor din seriile Vostok și Voskhod. A început epoca cosmonauticii cu echipaj.
Între timp, specialiștii OKB-250 s-au confruntat cu cucerirea vidului. Primele rezervoare domestice cu izolație cu pulbere în vid (8G512 și 8G513) au fost dezvoltate în 1960 și au asigurat livrarea de lichide criogenice către porturile spațiale, practic fără pierderi din cauza evaporării. Pentru prima dată în povestiri industria autohtonă a fost prevăzută cu etanșeitate la vid a vaselor de volume mari. Au devenit designul de bază pentru o nouă generație de rezervoare criogenice moderne.
Dezvoltarea rachetei și a sistemului spațial Soyuz, care a început în anii 60, a stat la baza programelor spațiale pentru zborurile cu echipaj în URSS, a necesitat reconstrucția mijloacelor de stocare și umplere a oxigenului și azotului lichid la cosmodromul Baikonur. Primul sistem staționar 11G722 a fost creat de OKB-250 în 1964-1966. Acesta a constat din spații de depozitare pentru oxigen lichid și azot, amplasate într-o încăpere ferită de acțiunea unui jet de gaz în timpul lansării unei rachete, o cameră de pompe, comunicații de realimentare și instrumentare. Spre deosebire de instalațiile mobile de realimentare anterioare, sistemul staționar nu necesita pregătirea complexă a comunicațiilor înainte de fiecare realimentare și evacuare a instalațiilor de realimentare înainte de lansarea unei rachete și, de asemenea, asigura depozitarea pe termen lung și fiabilă a gazelor lichide. Într-o formă modernizată, 11G722 este folosit și astăzi.În 1965, lucrătorii criogenici Tagil au devenit participanți la programul de creare a unui nou tip de vehicul de lansare cu energie ridicată și caracteristici operaționale - Protonul. Noutatea a avut o capacitate de transport mai mare decât Soyuz, datorită instalării celei de-a patra etape - treapta superioară D. Componenta principală a combustibilului a fost kerosenul și oxigenul lichid suprarăcit, care avea o densitate mai mare decât de obicei. La crearea unui sistem de suprarăcire a lichidului criogenic și umplerea etapei superioare, a fost necesar să se rezolve o serie de probleme tehnice, dintre care principala a fost menținerea temperaturii setate (până la -195 grade C) în timp ce la început, când rezervorul, care nu avea izolație termică, era încălzit. Subrăcirea oxigenului lichid înainte de alimentarea acestuia în treapta superioară a fost realizată prin pomparea acestuia printr-un schimbător de căldură în azot lichid. Mai întâi, linia de realimentare a blocului D a fost răcită, apoi au fost alimentate rezervoarele, în care temperatura necesară a fost menținută până la lansarea vehiculului de lansare. În general, sistemul criogenic 11G725 a inclus unități pentru stocarea, suprarăcirea oxigenului lichid și umplerea acestuia cu treapta superioară D a rachetei Proton. A fost pusă în funcțiune în 1966-1967, iar metoda de suprarăcire și umplere cu combustibil pentru rachete a început să fie utilizată la crearea altor sisteme de rachete.
Program lunar
În 1964, URSS a lansat un program pentru a zbura în jurul Lunii și a ateriza un cosmonaut pe ea. H1-LZ a devenit un fel de contrabalansare politică la un proiect american similar. Pentru implementarea sa, trebuia să folosească o rachetă multifuncțională din clasa grea H1 cu un nou combustibil eficient hidrogen-oxigen. Sistemul de alimentare cu energie (PSS) al complexului orbital lunar (LOC) s-a bazat pe utilizarea unui generator electrochimic hidrogen-oxigen.
Din 1966, producția criogenică OKB-250 și UVZ au lucrat la crearea mijloacelor pentru livrarea, stocarea și umplerea oxigenului și hidrogenului lichid de înaltă puritate în rezervoarele EPS ale complexului orbital lunar LZ. În 1968–1969, echipamentele pentru depozitarea și umplerea cu hidrogen lichid, cel mai eficient, dar extrem de exploziv, au fost testate cu succes la Baikonur pentru prima dată. Dar transportul său la cosmodrom a necesitat crearea unui nou tanc, a cărui dezvoltare a fost întreprinsă și de echipa OKB-250. Această sarcină a fost mult mai dificilă decât cele anterioare: temperatura hidrogenului era de numai 20 de grade peste zero absolut, ceea ce a necesitat supraizolare cu un vid mai profund. Toate acestea au fost întruchipate în vagonul cisternă ZhVTS-100 cu izolație ecran-pulbere-vid. Producția sa în serie a început în 1969, versiunile îmbunătățite - ZhVTS-100M și ZhVTS-100M2 au fost folosite în alte proiecte spațiale.
Primul rover spațial
După aterizarea cu succes a americanilor pe Lună în 1969 și patru lansări nereușite ale rachetei N1-LZ și ale sistemului spațial, proiectul sovietic a fost închis. Dar nu este nevoie să vorbim despre eșecul său: de la sfârșitul anilor 50 până în 1976, proiectele pentru studiul satelitului Pământului de către vehicule fără pilot au fost implementate sistematic și cu succes. Un loc special printre institutele de cercetare și birourile de proiectare care au dezvoltat dispozitive pentru studiul planetelor îl ocupă VNIITransmash, care a stăpânit o nouă direcție - ingineria transportului spațial. Totul a început în 1963, când proiectantul șef al OKB-1, Serghei Korolev, a abordat conducerea institutului de cercetare principal al industriei tancurilor - VNII-100 (din 1966 - VNIITransmash) cu o propunere de dezvoltare a unui rover lunar. Noua sarcină a revenit șefului departamentului de noi principii de mișcare, Alexander Kemurdzhian. Complexitatea condițiilor de funcționare, parametrii necunoscuți ai reliefului și solului Lunii au necesitat noi soluții tehnice nestandardizate. Și nimeni mai bun decât specialiștii VNII-100, cu accent pe căutarea constantă a unor noi modalități și mijloace de transport pentru vehicule blindate, nu ar putea face față sarcinii.
Ca urmare, a apărut un șasiu automat unic autopropulsat „Lunokhod-1” - principalul mijloc de explorare a suprafeței lunare. A fost folosit pentru studierea reliefului, construirea unei hărți topografice a zonei, determinarea proprietăților mecanice ale solului și temperatura acestuia. Pe 17 noiembrie 1970, vehiculul de coborâre al stației Luna-17 a livrat vehiculul de teren pe suprafața satelitului Pământului. Programul științific a fost realizat prin telecomandă. Lucrarea lui Lunokhod-1 în Marea Ploilor a confirmat fiabilitatea sa ridicată: a parcurs o distanță de 10,5 kilometri în 10,5 luni cu o garanție de trei luni de la creatori. A fost triumful cosmonauticii sovietice, recunoscut de toată mass-media occidentală.
La crearea șasiului lunokhodului, VNIITransmash a implicat pe scară largă organizațiile aliate din industria tancurilor. În 1967–1968, Institutul de Tehnologie de Cercetare Științifică Sverdlovsk (SNITI) a produs zece seturi de douăzeci de piese pentru Lunokhod-1, inclusiv un corp de dispozitiv pentru determinarea proprietăților fizice și mecanice ale solului lunar, o roată care rulează liber nr. 9 , și o carcasă de antrenare coborâtoare pe suprafața lunară și ridicare în poziția inițială a dispozitivului și a nouei roți. Un proiect comun al VNIITransmash, OKB-250 și Uralvagonzavod a fost crearea complexului de echipamente Shar pentru răcirea cutiei de testare a roverului lunar cu azot lichid pentru a simula condițiile apropiate de luna.
Între 16 ianuarie și 4 iulie 1973, Lunokhod-2 a lucrat la satelitul Pământului cu un șasiu îmbunătățit, bazat pe rezultatele operațiunii predecesorului său. A călătorit de 3,5 ori mai departe.
De la rover lunar la rover
La sfârșitul anilor 60 - în anii 80, VNIITransmash a continuat să dezvolte vehicule controlate de la distanță pentru studierea suprafețelor Lunii, Venus, Marte și satelitul său, Phobos. Pentru fiecare produs a fost găsit un aspect original al sistemelor de mișcare. Primul micro-rover din 1971 s-a remarcat prin dimensiunile sale minime și propulsia pe jos pe schi. Vehiculul autopropulsat PROP-F din 1988 s-a deplasat într-un mod săritor, cel mai eficient la gravitație scăzută de pe suprafața Phobos. Una dintre evoluțiile institutului - șasiul roverului - a fost distins cu o medalie de argint la cel de-al 44-lea Salon Mondial al Invențiilor, Cercetării Științifice și inovațiilor Industriale ("Bruxelles-Eureka-1995").
Participarea activă la programele pentru studiul planetelor Sistemului Solar de către stații automate a relevat necesitatea dezvoltării unei direcții noi și promițătoare - studiul solurilor planetare. În anii 60-90, specialiștii VNIITransmash au creat instrumente care funcționează în mod automat pentru studiul proprietăților fizice și mecanice ale stratului de suprafață al lui Marte, Venus și Phobos. În 1986, au început lucrările la penetrometrele autopropulsate - dispozitive pentru deplasarea în pământ. La deja menționat al 44-lea salon „Bruxelles-Eureka-1995”, institutul a primit o medalie de aur pentru acest dispozitiv.
„Energie” - „Buran”
Racheta reutilizabilă și sistemul spațial Energia - Buran, lansat pe 15 noiembrie 1988, a fost rezultatul dezvoltării cosmonauticii sovietice. Peste o mie și jumătate de întreprinderi și organizații ale URSS, inclusiv OKB-250 (din 1980 - Biroul de Proiectare Ural de Inginerie Mecanică) și Uralvagonzavod, au participat la acest proiect științific și tehnic unic. În 1976, dezvoltarea echipamentelor de alimentare cu azot pentru complexul universal „stand-start” și complexul de lansare al vehiculului de lansare, sisteme de stocare și umplere cu hidrogen lichid și oxigen al navei spațiale Buran, care primesc partea neutilizată după aterizare, sisteme de banc pentru suprarăcirea a început oxigenul lichid.
Experiența complexului orbital lunar LZ a fost folosită pentru a crea sisteme de stocare și umplere a rezervoarelor sistemului de alimentare cu energie (EPS) al navei spațiale orbitale Buran cu hidrogen lichid și oxigen de înaltă puritate. Principala diferență a noului proiect este că rezervoarele BOT au fost umplute din sisteme staționare de stocare pe termen lung la poziția de pornire, în loc de cisterne mobile. Acest lucru a necesitat depozitarea deosebit de fiabilă a hidrogenului și oxigenului de înaltă puritate. Pentru eliminarea diferitelor impurități, se creează nu numai filtre speciale, ci și tehnologii noi pentru asigurarea calității înalte a lichidelor criogenice. Problema transportului unei cantități uriașe de hidrogen lichid a fost rezolvată prin îmbunătățirea izolației rezervorului de cale ferată ZhVTS-100M și punerea lui în producție în 1985.
În 1983, specialiștii de la VNIITransmash s-au alăturat programului: a început dezvoltarea automatizării de control pentru sistemul de fixare și desfășurare a manipulatorului de bord al navei spațiale Buran. A fost destinat pentru interfațarea mecanică și electrică a manipulatoarelor de la bord cu structura de susținere a Buranului și a sistemelor de control ale navei, precum și pentru transformarea manipulatoarelor în poziții de lucru și transport. În 1993, sistemul a fost instalat la bordul celui de-al doilea eșantion Buran.
Programe spațiale internaționale
Nici epoca „reformelor economice” nu a putut distruge designul unic și experiența tehnologică acumulată de institutele de cercetare, birourile de proiectare și întreprinderile din industria tancurilor. S-a trezit din nou la cerere, inclusiv în programele spațiale internaționale.
„Lansarea pe mare” - un proiect comun al SUA, Rusia, Norvegia, Ucraina a deschis o nouă pagină în tehnologia rachetelor și spațiale. Lansările spațiale din apropierea ecuatorului necesită mai puțină energie, deoarece rotația Pământului ajută la accelerarea rachetei. La 28 martie 1999, când racheta Zenit-3SL a fost lansată de pe platforma offshore cu nava spațială Demostat, facilitățile pentru depozitarea și realimentarea vehiculului de lansare cu combustibil și azot lichid fabricate de Tagil OJSC Uralkriomash (succesorul OKB-250). și UKBM) au funcționat cu succes.
În anii 90, VNIITransmash a început cooperarea în proiecte spațiale internaționale (IARES-L, LAMA), unde a fost responsabil pentru dezvoltarea și fabricarea șasiului demonstrator conceput pentru a selecta diverse sisteme de control pentru roverele planetare. La ordinul Institutului de Chimie Max Planck (Germania), VNIITransmash a creat mai multe variante de microroboți. Ei s-ar putea deplasa pe o suprafață complexă, depășind obstacolele, precum și să orienteze echipamentele și aparatele principale.
O nouă zonă pentru VNIITransmash a fost crearea unei platforme stabilizate cu trei axe de înaltă precizie „Argus” pentru programul internațional „Mars-96”. A asigurat stabilizarea axelor optice ale echipamentelor științifice pe obiectul de studiu pe suprafața planetei și efectuarea de sondaje stereo de înaltă precizie.
În anii 2000, tema „spațială” a industriei tancurilor era la cerere, ca și înainte. SA „Uralkriomash” întreține echipamentul criogenic operațional al cosmodromului Baikonur, participă activ la crearea complexelor de lansare pentru vehiculele de lansare „Soyuz-2” și „Angara” la cosmodromul Vostochny. Întreprinderea a început lucrările de restabilire a producției de rezervoare de hidrogen necesare implementării programelor spațiale interne.
Proiectele discutate astăzi pentru explorarea planetelor sistemului solar nu pot face fără dezvoltările și experiența VNIITransmash.