Každý školák ví, že cestování vesmírem začíná na Zemi a probíhá buď na oběžné dráze, nebo na povrchu jiných planet. A klíčem k úspěchu je moderní kosmodrom a dokonalé robotické vybavení pro studium nebeských těles. Je zvláštní, že mezi průkopníky ve vytváření prvotřídní vesmírné technologie patřily designové kanceláře, podniky a výzkumné ústavy, které byly součástí systému. nádrž průmyslu a v současnosti jsou součástí výzkumné a výrobní společnosti UVZ. Toto je Uralvagonzavod, hlavní podnik NPK, JSC Uralkriomash (Nižnij Tagil), JSC Všeruský výzkumný ústav dopravního inženýrství (St. Petersburg) a JSC Ural Research Technological Institute (Jekatěrinburg).
Továrna na nádrže a nízkoteplotní technologie
Výroba balistických střel si od jara 1946 vyžádala vytvoření prostředku pro dopravu kapalného kyslíku, okysličovadla pro raketové palivo. Vývoj kryogenních nádrží byl původně svěřen závodu Mariupol pojmenovaném po Iljiči. Jako model německého tanku používaného k tankování raket V-2 vyrobil Mariupol v roce 1949 malou sérii tanků 21N. Společně s ukořistěnou technikou zajistili odpálení raket R-1 a R-2. Konstruktérům Mariupolu se podařilo připravit vylepšený design tanku 21H1, ale poté se na žádost ministerstva loďařského průmyslu, které mělo na starosti závod pojmenovaný po Iljiči, podařilo téma převést na jiná oddělení. V lednu 1953 tedy objednávka přešla na Uralvagonzavod.
Přilákání „nejádrového“ podniku vypadá na první pohled jako skokový byrokratický rozmar. Ale technologie výroby tanků 21H1, vyvinutá v závodě Iljič, byla nadměrně pracná, vyžadovala velké výrobní plochy a nebyla příliš vhodná pro sériovou výrobu. Na UVZ nedostatek zkušeností s tvorbou nízkoteplotních zařízení kompenzovala vysoká kvalifikace pracovníků, inženýrů a vědeckých pracovníků oborových ústavů.
V únoru 1953 začaly v továrních laboratořích nepřetržité experimentální práce. Experimentálně byla vyvinuta technologie svařování vnitřní nádoby kryogenní nádrže z hliníkových slitin AMts. Ve stejné době skupina továrních konstruktérů na základě tanku 21H1 vytvořila nový model - 8G52, který se vyznačoval jednoduchostí, spolehlivostí a vyrobitelností. Sériová výroba nových položek začala v říjnu 1953 a zajišťovala dodávku kapalného kyslíku na střelnice. Úspěšná výroba tanků 8G52 (až 150 kusů ročně) potvrdila vysoký potenciál závodu. A výstavba nového objektu 200 o rozloze 16 000 metrů čtverečních, určeného pro montáž kryogenních produktů, výrazně rozšířila možnosti nové výroby.
Tankovací komplex pro legendární „sedmičku“
V polovině dalšího roku 1954 se Uralvagonzavod, již zatížený státní zakázkou na sériovou výrobu tanků, nákladních vozů, kryogenních tanků, ukázal jako jediný kandidát na vytvoření plnicího komplexu pro novou raketu R-7. . Zadávací podmínky byly schváleny 27. srpna 1954 hlavním konstruktérem raketových a kosmických systémů Sergejem Koroljovem a hlavním konstruktérem pozemního odpalovacího zařízení Vladimirem Barminem. Nový vědeckotechnický projekt vyžadoval důkladnou výpočtově-teoretickou a experimentální konstrukční studii a výkonnou výrobní základnu. Proto byla 1. října na UVZ zřízena speciální konstrukční kancelář pro kryogenní technologii a pozemní odpalovací zařízení OKB-250 v čele s Methodiusem Veremievem.
Do jara 1957 byla připravena celá souprava tankovacích vozidel. Železniční cisterna 8G117 s výkonnými kryogenními čerpadly vyřešila problém naplnění G23 31 tunami kapalného kyslíku za 159-5000 minut rychlostí 6000-7 litrů za minutu. Nádrže R-8 neměly tepelnou izolaci pro snížení celkové hmotnosti a po doplnění paliva až do vzletu rakety bylo nutné neustálé doplňování, aby se kompenzovaly ztráty z odpařování kapalného kyslíku. Tuto „povinnost“ převzal tankovací tanker 118G8. A speciální produkt 128G7 poskytoval R-XNUMX kapalný dusík, který se používal k natlakování raketových nádrží. Jednotky byly vyrobeny v mobilní verzi, což umožnilo jejich rychlou evakuaci se zbytky kryogenních kapalin.Po historickém startu rakety R-4 s umělou družicí 1957. října 7 byl skupině specialistů z různých podniků a výzkumných ústavů udělen titul laureátů Leninovy ceny. Mezi nimi byl i hlavní konstruktér OKB-250 Metoděj Veremjev.
Éra pilotovaných letů do vesmíru
Mobilní tankovací zařízení z produkce UVZ zajistila úspěšný start nosné rakety Vostok-1 a následné starty lodí řad Vostok a Voskhod. Začala éra pilotované kosmonautiky.
Specialisté OKB-250 se mezitím vyrovnali s dobytím vakua. První domácí nádrže s vakuovou práškovou izolací (8G512 a 8G513) byly vyvinuty v roce 1960 a zajišťovaly dodávku kryogenních kapalin na kosmodromy prakticky bez ztráty odpařováním. Poprvé v příběhy domácí průmysl byl opatřen vakuovou těsností nádob velkých objemů. Staly se základním designem pro novou generaci moderních kryogenních nádrží.
Vývoj raketového a kosmického systému Sojuz, započatý v 60. letech minulého století, byl základem vesmírných programů pro pilotované lety v SSSR, vyžadoval rekonstrukci skladovacích a tankovacích zařízení kapalného kyslíku a dusíku na kosmodromu Bajkonur. První stacionární systém 11G722 byl vytvořen OKB-250 v letech 1964-1966. Skládal se ze skladovacích zařízení kapalného kyslíku a dusíku umístěných v místnosti chráněné před působením plynového proudu při startu rakety, čerpací místnosti, komunikace pro doplňování paliva a přístrojového vybavení. Oproti předchozím mobilním tankovacím zařízením nevyžadoval stacionární systém složitou přípravu komunikací před každým tankováním a evakuaci tankovacích zařízení před startem rakety a také zajišťoval dlouhodobé a spolehlivé skladování kapalných plynů. V modernizované podobě se 11G722 používá dodnes.V roce 1965 se kryogenní pracovníci Tagilu stali účastníky programu na vytvoření nového typu nosné rakety s vysokou energií a provozními vlastnostmi - Proton. Novinka měla větší nosnost než Sojuz, a to kvůli instalaci čtvrtého stupně - horního stupně D. Hlavní palivovou složkou pro něj byl petrolej a podchlazený kapalný kyslík, který měl vyšší hustotu než obvykle. Při vytváření systému přechlazení kryogenní kapaliny a plnění horního stupně bylo nutné vyřešit řadu technických problémů, z nichž hlavním bylo udržování nastavené teploty (až -195 stupňů C) při startu, kdy nádrž, která neměla tepelnou izolaci, byla vytápěna. Podchlazení kapalného kyslíku před jeho přivedením do horního stupně bylo dosaženo jeho čerpáním přes tepelný výměník v kapalném dusíku. Nejprve byla ochlazena tankovací linka bloku D, poté byly tankovány nádrže, ve kterých byla udržována požadovaná teplota až do startu nosné rakety. Obecně kryogenní systém 11G725 zahrnoval jednotky pro skladování, podchlazení kapalného kyslíku a jeho plnění horním stupněm D rakety Proton. Do provozu byla uvedena v letech 1966-1967 a metoda přechlazení a plnění raketového paliva se začala používat při tvorbě dalších raketových systémů.
Lunární program
V roce 1964 zahájil SSSR program obletu Měsíce a přistání kosmonauta na něm. H1-LZ se stala jakousi politickou protiváhou k podobnému americkému projektu. K jeho realizaci měla využít víceúčelová raketa těžké třídy H1 s novým účinným vodíkovo-kyslíkovým palivem. Systém napájení (PSS) lunárního orbitálního komplexu (LOC) byl založen na použití vodíkovo-kyslíkového elektrochemického generátoru.
Od roku 1966 OKB-250 a kryogenní výroba UVZ pracují na vytvoření prostředků pro dodávání, skladování a plnění vysoce čistého kapalného kyslíku a vodíku do nádrží EPS lunárního orbitálního komplexu LZ. V letech 1968–1969 bylo na Bajkonuru poprvé úspěšně testováno zařízení pro skladování a plnění kapalného vodíku, nejúčinnějšího, ale extrémně výbušného raketového paliva. Jeho přeprava na kosmodrom si ale vyžádala vytvoření nového tanku, jehož vývoje se ujal také tým OKB-250. Tento úkol byl mnohem obtížnější než ty předchozí: teplota vodíku byla pouhých 20 stupňů nad absolutní nulou, což vyžadovalo superizolaci hlubším vakuem. To vše bylo vtěleno do železničního cisternového vozu ZhVTS-100 se síto-práškovou-vakuovou izolací. Jeho sériová výroba začala v roce 1969, modernizované verze - ZhVTS-100M a ZhVTS-100M2 byly použity v dalších kosmických projektech.
První vesmírný rover
Po úspěšném přistání Američanů na Měsíci v roce 1969 a čtyřech neúspěšných startech raketového a kosmického systému N1-LZ byl sovětský projekt uzavřen. O jeho neúspěchu ale není třeba hovořit: od konce 50. let až do roku 1976 byly systematicky a úspěšně realizovány projekty na studium družice Země bezpilotními prostředky. Zvláštní místo mezi výzkumnými ústavy a konstrukčními kancelářemi, které vyvíjely zařízení pro studium planet, zaujímá VNIITransmash, který ovládl nový směr - kosmické dopravní inženýrství. Vše začalo v roce 1963, kdy hlavní konstruktér OKB-1 Sergej Korolev oslovil vedení hlavního výzkumného ústavu tankového průmyslu - VNII-100 (od roku 1966 - VNIITransmash) s návrhem na vývoj lunárního roveru. Nový úkol připadl vedoucímu oddělení nových principů pohybu Alexandru Kemurdzhianovi. Složitost provozních podmínek, neznámé parametry reliéfu a půdy Měsíce si vyžádaly nová nestandardní technická řešení. A nikdo lepší než specialisté VNII-100, se zaměřením na neustálé hledání nových cest a dopravních prostředků pro obrněná vozidla, si s tímto úkolem nedokázal poradit.
V důsledku toho se objevil jedinečný samohybný automatický podvozek "Lunokhod-1" - hlavní prostředek k průzkumu měsíčního povrchu. Sloužil ke studiu reliéfu, sestavení topografické mapy území, stanovení mechanických vlastností půdy a její teploty. 17. listopadu 1970 dopravilo sestupové vozidlo stanice Luna-17 terénní vozidlo na povrch družice Země. Vědecký program byl prováděn pomocí dálkového ovládání. Práce Lunokhod-1 v Moři dešťů potvrdila svou vysokou spolehlivost: urazila vzdálenost 10,5 kilometrů za 10,5 měsíce se zárukou od tvůrců tří měsíců. Byl to triumf sovětské kosmonautiky, uznávaný všemi západními médii.
Při vytváření podvozku lunochodu VNIITransmash široce zapojil spojenecké organizace tankového průmyslu. V letech 1967-1968 vyrobil Sverdlovský vědecký výzkumný technologický institut (SNITI) deset sad po dvaceti kusech dílů pro Lunochod-1, včetně těla zařízení pro stanovení fyzikálních a mechanických vlastností měsíční půdy, volně se odvalujícího kola č. 9, tělo pohonu pro spouštění na měsíční povrch a zvedání do výchozí polohy zařízení a deváté kolo. Společným projektem VNIITransmash, OKB-250 a Uralvagonzavodu bylo vytvoření komplexu zařízení Shar pro chlazení testovacího boxu lunárního roveru kapalným dusíkem za účelem simulace blízkých měsíčním podmínkám.
Od 16. ledna do 4. července 1973 pracoval Lunokhod-2 na družici Země s vylepšeným podvozkem na základě výsledků provozu svého předchůdce. Cestoval 3,5krát tak daleko.
Od lunárního roveru k roveru
Na konci 60. let - v 80. letech VNIITransmash pokračoval ve vývoji dálkově ovládaných vozidel pro studium povrchů Měsíce, Venuše, Marsu a jeho satelitu Phobos. U každého produktu byl nalezen originální vzhled pohybových systémů. První mikrorover z roku 1971 se vyznačoval minimálními rozměry a šlapacím pohonem. Samohybné vozidlo PROP-F z roku 1988 se pohybovalo skokovým způsobem, nejúčinnějším při nízké gravitaci na povrchu Phobosu. Jedna z novinek institutu – podvozek roveru – byla oceněna stříbrnou medailí na 44. světovém salonu vynálezů, vědeckého výzkumu a průmyslových inovací („Brusel-Eureka-1995“).
Aktivní účast na programech pro studium planet Sluneční soustavy automatickými stanicemi odhalila potřebu rozvoje nového a slibného směru - studia planetárních půd. V 60.–90. letech vytvořili specialisté VNIITransmash přístroje pracující v automatickém režimu pro studium fyzikálních a mechanických vlastností povrchové vrstvy Marsu, Venuše a Phobosu. V roce 1986 se začalo pracovat na samohybných penetrometrech – zařízeních pro pohyb v zemi. Na již zmiňovaném 44. salonu „Brusel-Eureka-1995“ byl ústavu za toto zařízení udělena zlatá medaile.
"Energie" - "Buran"
Znovupoužitelný raketový a vesmírný systém Energia - Buran, vypuštěný 15. listopadu 1988, byl výsledkem rozvoje sovětské kosmonautiky. Na tomto unikátním vědeckotechnickém projektu se podílelo více než jeden a půl tisíce podniků a organizací SSSR, včetně OKB-250 (od roku 1980 - Ural Design Bureau of Mechanical Engineering) a Uralvagonzavod. V roce 1976 byl zahájen vývoj zařízení pro zásobování dusíkem pro univerzální „stand-start“ komplex a startovací komplex nosné rakety, systémy pro skladování a doplňování kapalného vodíku a kyslíku kosmické lodi Buran, přijímání jejich nevyužité části po přistání, stolní systémy pro přechlazení kapalného kyslíku začalo.
Zkušenosti z lunárního orbitálního komplexu LZ byly využity k vytvoření systémů pro skladování a plnění nádrží napájecího systému (EPS) orbitální lodi Buran kapalným vodíkem a vysoce čistým kyslíkem. Hlavním rozdílem nového projektu je, že nádrže BOT byly na výchozí pozici plněny ze stacionárních systémů dlouhodobého skladování namísto mobilních cisteren. To vyžadovalo zvláště spolehlivé skladování vysoce čistého vodíku a kyslíku. Pro odstranění různých nečistot vznikají nejen speciální filtry, ale také nové technologie pro zajištění vysoké kvality kryogenních kapalin. Problém přepravy obrovského množství kapalného vodíku byl vyřešen zlepšením izolace železniční cisterny ZhVTS-100M a jejím uvedením do výroby v roce 1985.
V roce 1983 se do programu zapojili specialisté z VNIITransmash: začal vývoj řídicí automatizace pro systém upevnění a rozmístění palubního manipulátoru kosmické lodi Buran. Byl určen k mechanickému a elektrickému propojení palubních manipulátorů s nosnou konstrukcí Buranu a řídícími systémy lodi, jakož i k otáčení manipulátorů do pracovních a přepravních poloh. V roce 1993 byl systém instalován na palubu druhého vzorku Buran.
Mezinárodní vesmírné programy
Ani éra „ekonomických reforem“ nemohla zničit jedinečné konstrukční a technologické zkušenosti nashromážděné výzkumnými ústavy, konstrukčními kancelářemi a podniky tankového průmyslu. Znovu se ocitl v poptávce, a to i v mezinárodních vesmírných programech.
"Sea Launch" - společný projekt USA, Ruska, Norska a Ukrajiny otevřel novou stránku v oblasti raketových a kosmických technologií. Kosmické starty poblíž rovníku vyžadují méně energie, protože rotace Země pomáhá urychlit raketu. Dne 28. března 1999, kdy byla raketa Zenit-3SL vypuštěna z pobřežní platformy s kosmickou lodí Demostat, zařízení pro skladování a doplňování paliva do nosné rakety palivem a kapalným dusíkem vyrobené společností Tagil OJSC Uralkriomash (nástupce OKB-250 a UKBM) úspěšně funguje.
V 90. letech VNIITransmash zahájil spolupráci na mezinárodních vesmírných projektech (IARES-L, LAMA), kde byl zodpovědný za vývoj a výrobu demonstračních podvozků určených pro výběr různých řídicích systémů pro planetární rovery. Na objednávku Ústavu chemie Maxe Plancka (Německo) vytvořil VNIITransmash několik variant mikrorobotů. Mohli se pohybovat po složitém povrchu, překonávat překážky, stejně jako orientovat hlavní zařízení a přístroje.
Novou oblastí pro VNIITransmash bylo vytvoření vysoce přesné tříosé stabilizované platformy „Argus“ pro mezinárodní program „Mars-96“. Zajistila stabilizaci optických os vědeckého zařízení na objektu studia na povrchu planety a provádění vysoce přesných stereo průzkumů.
V roce 2000 bylo „vesmírné“ téma tankového průmyslu žádané jako dříve. JSC „Uralkriomash“ udržuje provozní kryogenní vybavení kosmodromu Bajkonur, aktivně se podílí na vytváření startovacích komplexů pro nosné rakety „Sojuz-2“ a „Angara“ na kosmodromu Vostočnyj. Podnik zahájil práce na obnovení výroby vodíkových nádrží nezbytných pro realizaci domácích vesmírných programů.
Dnes diskutované projekty na průzkum planet sluneční soustavy se neobejdou bez vývoje a zkušeností VNIITransmash.