Развитие измерительного комплекса полигона Капустин Яр
В. ТУЛАЕВ, подполковник,
О. МАСЛОВА
Официальное утверждение места дислокации нового ракетного полигона было определено Постановлением Совета Министров СССР и ЦК ВКП(б) № 2642–817 3 июня 1947 года. Его начальником был назначен генерал-лейтенант Вознюк Василий Иванович, который уже 1 октября доложил руководству о готовности полигона для проведения пусков ракет.
Первая партия ракет Фау-2 (А-4) прибыла на полигон через 2 недели, и 18 октября 1947 года в 10:47 по московскому времени был произведен первый в СССР старт баллистической ракеты. В период с 18 октября по 13 ноября 1947 года были запущены 11 ракет Фау-2, из которых 9 достигли цели (хотя и с большим отклонением от заданной траектории).
С 1947 по 1957 годы Капустин Яр был единственным местом испытаний советских баллистических ракет. На полигоне проходили испытания ракет Р-1 (сентябрь-октябрь 1948 года, сентябрь-октябрь 1949 года), Р-2 (сентябрь-октябрь 1949 года), Р-5 (март 1953), Р-12, Р-14 и т.д. Именно так начиналась эпоха испытаний ракет и ракетных комплексов на испытательном полигоне [1].
Необходимо отметить, что измерение траекторий ракет является важнейшим видом работ при испытательных пусках. Без проведения всесторонних измерений невозможно производить суждения и вносить коррективы в работу систем и узлов в ракетостроении. Измерения, испытания и контроль являются основными методами подтверждения соответствия продукции [2].
Когда в октябре 1947 года с полигона Капустин Яр поднялась в небо первая баллистическая ракета А-4, началась не столь зримая, но не менее значимая, чем сам пуск, работа по сбору и обработке измерительной информации. Самые первые пуски на полигоне Капустин Яр обеспечивали офицеры, вооруженные немецкими кинотеодолитами — трофейными средствами, доставленными на полигон из побежденной Германии.
Измерения проводились с помощью «кинотеодолитного треугольника» — комплекса, состоящего из трех измерительных пунктов в непосредственной близости от первой стартовой позиции, что явилось прообразом полигонного измерительного комплекса. Вся информация регистрировалась на кинофотопленку (с обработкой данных вручную). Все задачи, связанные с обработкой и дешифровкой данных, возлагались на расчетное бюро, основным оснащением которого были логарифмические линейки, большое количество трафаретов и номограмм, компарационная аппаратура. Вычислительные работы проводились с использованием арифмометров типа «Феликс» [3]. Значительно позже их заменят электронно-вычислительные машины (ЭВМ) первого поколения «Старт», МО-9, а затем «Урал-1» и «Урал-2».
Одновременно в целях обеспечения измерительных средств сигналами, позволяющими привязывать измерительную информацию ко времени и синхронизировать работу различных устройств этих средств, зарождается и развивается система единого времени (СЕВ).
К началу 50-х годов — вслед за развитием средств измерения и появлением современных тематик испытаний — выдвигаются новые требования к измерениям. Соответственно менялась структура и содержание измерительного комплекса. На полигон поступает первая отечественная радиотелеметрическая система СТК-1 «Дон», ставшая родоначальницей современных систем телеизмерений. В районе одной из стартовых площадок разворачивается первый отечественный комплекс трехпостовой станции кинофототеодолита (КФТ) 10/20. К концу 50-х годов измерительный комплекс уже оснащается кинотеодолитами КТ-50 с более совершенной оптикой и повышенной точностью, а также высокоинформативными многоканальными телеметрическими системами «Трал». В приемные пункты системы единого времени поступает аппаратура «Бамбук».
Начальник полигона генерал-лейтенант В.И. Вознюк на командном пункте
В 1957–1962 годах вводятся в эксплуатацию телеметрические системы РТС-5, РТС-8, БРС-1, а в дальнейшем РТС-9, «Трал-К», использующие регистрацию информации на магнитную ленту, что позволяет перейти на машинную обработку телеметрической информации. Вычислительный центр оснащается вторым поколением ЭВМ на полупроводниках. Создаются системы ввода в ЭВМ траекторной и телеметрической информации, устройство записи и воспроизведения траекторной информации [4].
Подготовка Фау-2 на стартовой площадке (Капустин Яр, район пл. 2)
С 1962 по 1975 годы испытывается большое количество разнообразных ракет малой и средней дальности, крылатых ракет, комплексов и ракет ПВО. В это же время оптический комплекс пополняется кинотеодолитными станциями КТС-ПТ (рис. 1), кинотелескопами КСТ-63, киносъемочными аппаратами АКСС-86 и «Пентацет-35». Развивается измерительный комплекс района падения, где разворачиваются первые инфракрасные теодолиты «Соболь-М» и фоторегистрирующие станции ФРС-2 «Дятел».
Рис. 1. Кинотеодолитная станция КТС-ПТ (1962–1990 гг.)
С увеличением интенсивности проведения на полигоне испытаний ракетной техники выявляются принципиальные недостатки оптических средств: их зависимость от метеоусловий, малая дальность измерений, высокая трудоемкость обработки материалов. Это сподвигло ученых и инженеров на создание радиотехнических средств траекторных измерений. В 50-е годы на полигон поступают первые радиолокаторы СОН-584, СОН-4, АВСОН, чуть позже появляются «Малый вектор», «Бинокль», «Иртыш».
К 1975 году на одной из площадок развертывается фазометрическая система «Вега», поступает доплеровская станция «Краб-У» для работы по спутникам, вводится в эксплуатацию станция «Свирь». В 60-е годы трасса оснащается радиолокационной станцией (РЛС) «Кама», в последующем РЛС «Кама-А» и «Кама-Н» (рис. 2), позволяющей автоматизировать сбор траекторной информации с помощью преобразующего, усредняющего и запоминающего устройства (ПОЗУ) «Темп-1».
Рис. 2. Антенный пост РЛС «Кама-Н» (с 1961 г. по настоящее время)
В 1968–1974 годах принимается на вооружение Система единого времени (СЕВ) высокой точности «Время» МО СССР, что становится этапным событием в развитии СЕВ. Полигон оснащается аппаратурой приемных пунктов СЕВ «Кипарис» и «Жасмин», позволяющих на порядок повысить качество и надежность частотно-временного обеспечения измерений, существенно улучшить метрологические характеристики. Разрабатываются и внедряются в практику работы основные положения методологии частотно-временного обеспечения испытаний, которые сохраняются и в наши дни.
Новый виток развития вычислительной техники приводит к появлению машин третьего поколения — ЭВМ серии ЕС. В 1979 году в эксплуатацию была введена первая ЭВМ ЕС-1050.
В 1976–1980 годах политическая обстановка потребовала развития и перевооружения Сухопутных войск. На полигоне создаются и развиваются трассы испытаний тактических и оперативно-тактических ракет. Разворачиваются и оснащаются оптическими средствами кинотеодолитные пункты на 10 точках вдоль трасс испытаний протяженностью 300 км.
Завершается модернизация радиотелеметрической системы (РТС) «Вега-АП», начинается работа по созданию РТС «Вега-Н» (рис. 3).
Рис. 3. АФУ из состава РТС «Вега-АП» и РТС «Вега-Н» (1962–2007 гг.)
В 1979–1983 годах в соответствии с Программой модернизации полигонного измерительного комплекса для обработки перспективных ракетных комплексов на полигон поступает новая, значительно превосходящая своих предшественников телеметрическая приемо-регистрирующая аппаратура (ПРА) с антенным комплексом (АК) «Изумруд» (рис. 4) и антенно-фидерной системой (АФС) «Жемчуг», а также МА-9МКТМ, совмещающая возможности станций «Трал-К2Н», МА9-МК и имеющая штатные антенно-фидерные устройства (АФУ) «Кедр» и «Дельта». Начинается строительство новых измерительных пунктов и реконструкция старых сооружений. Впервые вводится в эксплуатацию приемно-регистрирующий самолетный комплекс ПРК-С [4].
Рис. 4. АК «Изумруд» из состава телеметрической аппаратуры ПРА (с 1980 г. по настоящее время)
В это время на кинотеодолитных пунктах пристартового района разворачиваются станции ФРС-2 «Дятел» с приемными пунктами СЕВ «Жасмин». Для повышения точности взаимной привязки оптической информации внедряется комплекс 80А6 «Истра», прокладывается около 100 км новых кабельных линий связи. Для системы «Вега» поставляются атомные меры частоты 17Н746 «Сапфир».
В 1986 году на полигон передислоцируется наземный подвижный измерительный комплекс (НПИК) «Пурга», который ранее успешно обеспечивал измерениями учебно-боевые пуски на территории всей страны. На базе высокопроходимых автомобилей МАЗ из состава НПИК «Пурга» размещают подвижные измерительные средства в песках под Аральском, в заснеженной степи Оренбургской области и вязкой грязи казахстанских степных дорог.
В 90-х годах продолжается развитие измерительного комплекса полигона. На замену устаревших КТС-ПТ начинают поступать высокоточные кинотеодолиты (ВКТ) «Висмутин» (рис. 5), первый из которых устанавливается на одном из измерительных пунктов. В 1969 году разворачиваются телеметрические системы новой модификации ПРА-МК, НТК-2Т, наземный ретрансляционный комплекс ПРК-НР, аппаратура СЕВ «Секунда», 14Б76. В это же время осуществляется техническая реализация системы сбора и передачи телеметрической информации со средств пристартового района в реальном масштабе времени, что становится началом внедрения новых информационных технологий оперативного анализа летно-технических характеристик ракет в ходе проведения испытаний.
Рис. 5. ВКТ «Висмутин» (с 1990 г. по настоящее время)
Вычислительный центр начинает освоение персональных ЭВМ, возможности первых из них пока уступают большим машинам. С развитием компьютерной техники совершенствуется методология обработки измерительной информации на персональных ЭВМ. Специалистами вычислительного центра проводится масштабная работа по переводу обработки траекторной и телеметрической информации в реальном масштабе времени на новую технологию в локальной вычислительной сети на персональные ЭВМ типа РС с магнитных лент.
В 90-х годах перед измерительным комплексом возникают новые задачи по обеспечению измерениями испытаний по тематикам ПВО и войсковой ПВО. Расширяются трассы, растет число малых измерительных пунктов, увеличивается количество и разнообразие работ.
В период сложного времени реформ приветствуется каждая полезная инициатива, каждая идея. Одна из них — создание мобильного оптико-электронного измерительного комплекса на базе бытовых видеокамер как средства для обеспечения летных испытаний ракет и их боевого оснащения на необорудованных трассах и в районе боевых полей.
К 2000 году в состав полигонного измерительного комплекса входит целый ряд оптических средств: ФРС-2 «Дятел», ВКТ «Висмутин», оптико-электронная станция (ОЭС) «Янтарь», КФТ «Вика». Радиолокационные измерения проводятся станциями «Кама-Н», «Кама-ИК». Основой телеметрического комплекса остается система БРС-4 со станциями ПРА, ПРА-МК и АФС «Изумруд», «Жемчуг», а также станции «Трал-К2Н», МА-9, МА-9МКТМ и НТК-2. Частотно-временное обеспечение выполняет аппаратура «Кипарис», «Жасмин», «Секунда», вдвое увеличивается общее количество приемных пунктов СЕВ.
В это время работу полигонного измерительного комплекса значительно осложняет применение техники, выработавшей гарантийный ресурс. В этих условиях специалистами полигона принимаются все возможные меры для поддержания измерительных средств в готовности к выполнению задач испытаний. Совместно с представителями промышленных предприятий организуются и проводятся ремонтно-восстановительные работы, самостоятельно выявляются и устраняются текущие неисправности. Разворачивается активная работа по модернизации ряда измерительных средств. Все эти мероприятия выполняются в тесном научно-техническом сотрудничестве с предприятиями по разработке и техническому надзору за измерительной техникой.
В 2002–2005 годах происходит дальнейшее совершенствование и развитие автоматизированных систем управления полигонных испытаний. Внедряется принципиально новая система сбора информации, повлекшая за собой обновление всего комплекса программ обработки измерений в реальном масштабе времени, а также создаются новые программы отображения информации и программы проведения репортажа на командно-наблюдательном пункте полигона. Вводятся в эксплуатацию современные мобильные оптико-электронные системы, происходит кардинальное переоснащение телеметрического комплекса и средств СЕВ полигона, производится оснащение полигонного измерительного комплекса малогабаритными приемно-регистрирующими станциями нового поколения на базе персональных ЭВМ, разворачивается новая система сбора телеметрической информации с измерительных пунктов на базе релейных и спутниковых каналов связи.
Период с 2006 по 2012 годы характеризуется кардинальным переоснащением телеметрического комплекса и средств СЕВ полигона современными средствами измерений. В июне 2007 года вводятся первые малогабаритные приемно-регистрирующие станции (МПРС) нового поколения на базе ПЭВМ, которые позволяют принимать сигналы всех типов бортовых радиотелеметрических систем и производить регистрацию информации на жесткий диск. В эти годы производится оснащение станциями МПРС всего измерительного комплекса, а телеметристы полигона полностью переходят на эксплуатацию однотипных станций МПРС. Разворачивается новая система сбора телеметрической информации с измерительных пунктов на базе релейных спутниковых каналов связи — КСС ТМИ.
В 2008 году начинается эксплуатация аппаратно-программного комплекса оперативного анализа летно-технических характеристик и обработки внешнетраекторной информации, который позволяет производить обработку и анализ всей информации, получаемой измерительным комплексом.
Оптический комплекс пополняется современными мобильными ОЭС «Вереск» (рис. 6), сочетающими в себе следящую и фотографирующую оптические системы.
Рис. 6. Оптико-электронная станция «Вереск-Р»
В 2010 году на одной из площадок разворачивается современный приемный пункт СЕВ 14Б765, который значительно превосходит аппаратуру «Жасмин» и «Кипарис» по точностным и эксплуатационным характеристикам. Он позволяет производить привязку шкалы времени как по радиостанциям, так и по космической навигационной системе ГЛОНАСС. На базе этой аппаратуры реализуется система передачи, приема и регистрации сигнала контакта подъема со стартовых позиций с использованием радиоканала [4].
В это же время на полигоне проходят испытания перспективных образцов измерительной техники: оптической системы «Сажень-ТА», подвижного комплекса телеметрических измерений (ПКТИ) «Селена» и подвижного измерительного пункта с аппаратурой МПРС, АФУ АП-4. Благодаря высокому профессионализму специалистов-измерителей в ходе испытаний удается выявить в комплексах ряд существенных недостатков и выработать предложения по доведению их до возможности принятия на вооружение в составе полигонного измерительного комплекса.
В 2009–2011 годах специалистами полигона совместно с представителями промышленности разрабатываются научно-технические предложения, проводятся рекогносцировочные работы по коренному совершенствованию полигонного измерительного комплекса, методологий применения средств полигонного измерительного комплекса и обработки измерительной информации.
С 2011–2019 годы на полигоне проведены работы по строительству и ремонту наиболее важных и перспективных с точки зрения получения информации измерительных пунктов, объектов, пунктов управления. В рамках государственного оборонного заказа и государственной программы перевооружения экспериментально-испытательная база полигона оснащается высокоэффективными измерительными средствами получения траекторной и телеметрической информации, а также характеристик объектов испытаний в радиолокационном, инфракрасном и оптическом видимом диапазоне.
На новый уровень перешла вся система сбора и обработки измерительной информации. Она объединила в единую информационную сеть измерительные пункты, машинные комплексы вычислительного центра, автоматизированные места анализа и оценки измерительной информации, командные пункты. Измерительная информация со средств по различным каналам связи (телефонным, цифровым телефонным, спутниковым и волоконно-оптическим линиям) поступает и аккумулируется в вычислительном центре, посредством аппаратно-программного обеспечения автоматизированного измерительного комплекса проходит обработку в реальном масштабе времени. Результаты обработки предоставляются в виде траектории с параллельным отображением на цифровой карте, формируются к выдаче корректирующие целеуказания для измерительных средств для их более точной и эффективной работы. Новые технологии с использованием средств спутниковой связи, проложенные оптико-волоконные линии связи, уникальное программное обеспечение позволяют решать в настоящее время поставленные задачи на высоком уровне.
Испытательные трассы и полигонный измерительный комплекс являются уникальными и позволяют испытывать перспективное боевое оснащение во всем диапазоне возможных условий его доставки к цели. В то же время ни один комплекс или система в ракетостроении, получившие на старейшем полигоне страны право на жизнь, не принимаются на вооружение без кропотливой работы измерителей и обработчиков информации.
За всю историю полигона на нем испытано более двухсот комплексов и систем вооружения. Это ракетные комплексы стратегического назначения и их боевое оснащение, комплексы противоракетной обороны, ракетные комплексы оперативно-тактического и тактического назначения, зенитные ракетные системы и комплексы войсковой ПВО и ПВО Воздушно-космических сил, радиолокационное вооружение, космические аппараты и ряд других современных систем отечественного вооружения. На полигоне в полевых условиях испытаны практически все базовые элементы современных автоматизированных систем боевого управления и связи РВСН, позволяющие гарантированно довести приказы на пуски ракет [5].
Совершенствуя существующие технологии измерений и их обработки при проведении полигонных испытаний, специалисты-обработчики вычислительного центра основное внимание уделяют тенденциям, направленным на инновационное развитие экспериментально-испытательной базы. Основой ее становятся базовые и критические технологии, перечень которых в настоящее время определен на основе результатов аналитической работы, которую проводят научно-исследовательские организации Министерства обороны РФ.
Эти современные технологии нацелены на решение следующих задач:
создание перспективных многоканальных радиотехнических и радиолокационных средств траекторных и радиoтелеметрических измерений для совершенствования системы сбора, анализа и обработки информации измерительных средств испытательного полигона МО РФ;
расширение финансирования научно-исследовательских работ и опытно-конструкторских разработок, направленных на развитие экспериментально-испытательной базы полигонного измерительного комплекса;
разработку новых компьютерных технологий и средств телекоммуникационного обмена данными для создания перспективных комплексов средств автоматизации полигонных испытаний как в рамках одного испытательного полигона, так и в рамках единой автоматизированной системы планирования, материально-технического обеспечения и контроля проведения испытаний образцов ВВСТ на испытательных полигонах МО РФ.
На данном этапе повышение инновационности экспериментально-испытательной базы возможно также за счет осуществления следующих мероприятий:
при создании перспективных многоканальных радиолокационных средств траекторных измерений необходимо использовать технологический задел, имеющийся при создании радиолокационных станций кругового обзора радиотехнических войск типа «Десна-М», СТ-68УМ и других, в части использования сложных модулированных сигналов, современных методов обработки радиолокационной информации, а также систем компенсации активных и пассивных помех, которые могут иметь место при применении на полигонах средств имитации требуемой помеховой обстановки. Кроме того, необходимо широко использовать в многоканальных РЛС траекторных измерений разработанную технологию фазированных антенных решеток, применяемую в РЛС разведки целей, наведения и целеуказания типа РЛС «Имбирь» и «Зоопарк-1М»;
для разработки бортовой аппаратуры потребителей перспективных многоканальных радиолокационных средств траекторных измерений, использующих поле спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС/GPS, необходимо создать отечественные микропроцессоры и большие интегральные микросхемы, а также программное обеспечение, основанное на новых методах обработки сложных цифровых сигналов, с использованием которых можно обеспечить многоканальный прием и высокоточную обработку сигналов от космических аппаратов орбитальной группировки системы и решение задачи получения оценок параметров движения динамичных и маневренных летательных аппаратов;
для создания перспективных оптико-электронных средств траекторных и сигнальных измерений требуются отечественные чувствительные интегральные матрицы с высокой разрешающей способностью взамен используемых в настоящее время импортных комплектующих, которые по экономическим причинам достаточно часто закупаются за рубежом с неприемлемым качеством.
Командование и сотрудники полигона прикладывают все силы для выполнения стоящих перед ними задач, используя при этом накопленный опыт.
Самоотверженному труду коллектива дана высокая оценка руководством МО РФ и командованием РВСН. За заслуги в деле укрепления обороноспособности страны целый ряд военнослужащих и специалистов из числа гражданского персонала удостоены государственных наград. История полигона, формирование и развитие его традиций стали летописью эпохи развития измерений в ракетостроении и военной науке, образцом служения Отечеству и преданности своему делу!
ЛИТЕРАТУРА:
История полигона «Капустин Яр». Кавелькина В.В., Голов М.А., Шумакова И.В., Глушков А.А., Гордиенко А.Б., Шовкунов В.И.. 60 лет. Полигон Капустин Яр. 2006. 139 с.
Дивин А.Г., Пономарев С.В. Методы и средства измерений, испытаний и контроля // Часть 1. — Тамбов: ГОУ ВПО ТГТУ, 2011. — 103 с.
Черток Б.Е. Глава 4. Становление на родной земле. Три новые технологии — три государственных комитета // Ракеты и люди. — М.: Машиностроение, 1999. — Т. 1. Ракеты и люди. — 416 с.
Алимахин Н.В., Куликова Е.Г. 50 лет НИЦ измерений, математической обработки и информационного обмена. — Волгоград, 2012. — 122 с.
Каракаев С.В. За 70-летнюю историю полигона Капустин Яр поставлены на крыло более двадцати стратегических ракетных комплексов // Национальная оборона. [Электронный ресурс]. — URL: https://oborona.ru/includes/periodics/authors/2016/0530/200118483/detail.shtml (дата обращения 15.09.2020).
Выставочная площадка испытанных комплексов на полигоне Капустин Яр. [Электронный ресурс]. URL: http://znamensk.narod.ru (дата обращения 24.11.2020).