Авиация и космонавтика 2006 07

К 40-летию первого запуска автоматической лаборатории «Янтарь»

На XXVI Академических чтениях, посвященных академику С.П. Королеву, среди обсуждаемого ряда проблем было научное направление, связанное с созданием электрореактивных двигательных установок (ЭРДУ), к которым в настоящее время повысился интерес. ЭРДУ весьма эффективны при их установках на автоматических межпланетных станциях. Подобные двигатели начали интенсивно создавать и исследовать в СССР и за рубежом в середине 60-х годов.

В соответствии с осуществляемой в Советском Союзе программой исследования космического пространства одной из первых работ данного научного направления стала программа «Янтарь», реализованная рядом организаций министерств авиационной промышленности, среднего машиностроения, обороны и Академии Наук СССР в 1966-1971 гг. Основной задачей программы являлось исследование взаимодействия реактивной струи газового плазменно- ионного двигателя с летательным аппаратом в условиях полета в ионосфере, а также влияния двигателя на работу бортовой измерительной и радиотелеметрической аппаратуры.

Для выполнения исследований Министерство авиационной промышленности выделило Летно-ис- следовательскому институту имени М.М. Громова четыре геофизические ракеты. Ракета имела три ступени, из которых третья ступень предназначалась для научной аппаратуры и получила название лаборатория «Янтарь».

В научном плане заказчиками летных исследований стали научно-исследовательские институты: ЦАГИ, ЛИИ, Институт атомной энергии имени И.В. Курчатова и др. Лаборатория «Янтарь» являлась многоцелевой. Исследуемый плазменно-ионный двигатель мог работать при окружающем давлении 10"2 мм рт. ст. и ниже, т.е. начиная с высоты полета выше 30 км. В этих условиях одновременно были проведены теплофизические исследования с помощью программного автоматического устройства, а при прохождении ракетой нижних плотных слоев атмосферы исследовалась аэродинамика самой ракеты, в частности, сила трения воздушного потока о ее поверхность.

Геофизическая ракета на старте

Геофизическая ракета в полете

Модель плазменно-ионного двигателя

Лаборатория «Янтарь» в павильоне «Космос» ВДНХ СССР

Научным руководителем Программы «Янтарь» стал начальник аэродинамического отделения ЦАГИ профессор Г.Л. Гродзовский. Научное сопровождение летного эксперимента осуществляли научные сотрудники ЦАГИ Н.Ф. Кравцев, A.Л. Стасенко, от ЛИИ B.Н. Бызов. Руководство работами по созданию лаборатории «Янтарь», комплексным испытаниям в наземных условиях и первому запуску в ионосферу было поручено начальнику отдела ЦАГИ Н.П. Колотаеву.

Процесс разработки, изготовления, автономных и комплексных исследований экспериментального летного оборудования длился около четырех лет. Сама геофизическая ракета изготавливалась Долгопрудненским машиностроительным заводом, бортовые аккумуляторные батареи – во Всесоюзном НИИ токов.

Первый запуск геофизической ракеты с лабораторией «Янтарь» был проведен с космодрома Сары- Шаган Казахской пустыни Бетакдала близ озера Балхаш в 1966 г., о чем сообщало ТАСС в газете «Правда» от 5 ноября 1966 г. в статье «Ионосферная лаборатория «Янтарь 1». В результате исследований, проведенных впервые в условиях полета в ионосфере на высотах 100-400 км, были определены основные параметры, характеризующие процесс нейтрализации ионной струи. На автоматической лаборатории «Янтарь» были проведены исследования:

– процесса нейтрализации ионной струи плазменно-ионного двигателя, использующего газ аргон, азот или воздух в качестве рабочего тела, при различных расстояниях от нейтрализатора до оси ионной струи;

– реактивной струи двигателя путем радиолокационных наблюдений в широком диапазоне частот зондирующего сигнала;

– ионной струи с помощью зондов;

– физических параметров окружающей среды (давления, вертикального распределения нейтрального состава атмосферы, концентрации атомарного кислорода).

С лаборатории устойчиво принималась радиотелеметрическая информация о работе всей экспериментальной аппаратуры. Автоматическая система, установленная на борту лаборатории, полностью реализовала заданную программу эксперимента. Достигнута скорость реактивной струи двигателя 140 км/сек., коэффициент нейтрализации ионного потока электронами был равен 99,5 процента. В результате летного эксперимента практически подтверждена плодотворность идеи К.Э. Циолковского и Ф.А. Цандера о принципиальной возможности использования атмосферы в качестве реактивного «горючего».

За успешное выполнение научной программы по всем трем видам исследований – исследование плазменно-ионюго двигателя, теп- лофизические и аэродинамические исследования – лаборатория «Янтарь» неоднократно экспонировалась в павильоне «Космос» ВДНХ СССР.

Научные результаты, полученные на основе анализа летных данных, были опубликованы в различных журналах Академии наук СССР и в сборниках «Труды ЦАГИ». Они находятся на постоянном хранении в Государственном музее истории космонавтики имени К.Э. Циолковского в г. Калуге.

В настоящее время ОКБ «Факел» г. Калининграда областного, с которым ЦАГИ ранее сотрудничал по обсуждаемому научному направлению, создает новые российские ЭРДУ для установки на космические аппараты различного назначения.

Ученые и специалисты, участники сложной научно-экспериментальной работы, надеются на широкое внедрение научных результатов Программы «Янтарь» в практику создания ЭРДУ XXI века.

О.В . Растренин