Сегодня:
Еще
Наука10 апреля 2021 9:45

Уральские «мозги» российских космических ракет: «Комсомолка» заглянула в закрытые цеха НПО «Автоматики»

Рассказываем, как разрабатывают и собирают системы управления для ракет-носителей
Если вкратце – то здесь печатают платы, на которые наносят необходимые радиоэлектронные элементы.

Если вкратце – то здесь печатают платы, на которые наносят необходимые радиоэлектронные элементы.

Фото: Алексей БУЛАТОВ

Как известно, у ракеты, которая отправляет в космос людей, нет руля и любой другой возможности управлять полетом. Но как же тогда так получается, что ракета взлетает, в нужный момент отстегивается одна ступень, вторая, третья... и грузовой корабль с людьми или спутником на борту выходит на орбиту в нужное время в нужном месте? Все дело в «электронных мозгах», которые создают в том числе и в Екатеринбурге, на НПО «автоматики».

Производство электроники и деталей для космических ракет на НПО "Автоматика".

Фото: Алексей БУЛАТОВ

Если вкратце – то здесь печатают платы. На них наносят необходимые радиоэлектронные элементы: транзисторы, резисторы, процессоры и прочее, - все это запекают в специальной печи, потом проверяют визуально и под рентгеном, сравнивая с эталонным изделием. Затем тестируют. Сначала по отдельности, потом в сборе. Финишное испытание – это когда все блоки управления проверяют на взаимодействие, то есть имитируется их реальное применение на ракете.

- «НПО автоматики» сейчас находится на завершающей стадии разработки систем управления для ракетоносителей «Союз-5», - рассказывает генеральный директор НПО «автоматики» Андрей Мисюра. - Сейчас мы занимаемся изготовлением опытных образцов, и в этом году приступим к их отработке. Параллельно ведутся работы по созданию систем управления возвращаемых ступеней, тяжелых и легких ракет.

Изготовление корпуса блока управления на станке ЧПУ. Производство электроники и деталей для космических ракет на НПО "Автоматика".

Фото: Алексей БУЛАТОВ

ГОЛОВА НАЧИНАЕТСЯ С «ЧЕРЕПА»

Или цех изготовления корпусов для блоков управления. Сюда, из конструкторского бюро поступают чертежи деталей, из которых будет собран корпус блока управления. Этот чертеж переводится в понятный для станка с ЧПУ (числовое-программное управление) вид, оператор станка заводит программу, укладывает алюминиевую заготовку внутрь, жмет кнопку и… ждет, пока внутри, с точностью до сотых долей миллиметра, фрезы выточат деталь в том виде, в котором ее задумал конструктор. Позже из нескольких таких деталей будет собран цельный корпус, а в него установлена электронная начинка. Эта начинка, кстати, тоже делается здесь, на НПО «автоматики».

Изготовление корпуса блока управления на станке ЧПУ. Производство электроники и деталей для космических ракет на НПО "Автоматика".

Фото: Алексей БУЛАТОВ

Изготовление корпуса блока управления на станке ЧПУ. Производство электроники и деталей для космических ракет на НПО "Автоматика".

Фото: Алексей БУЛАТОВ

«ЭЛЕКТРОННЫЕ МОЗГИ» БОЛЬШИХ РАКЕТ

В ракете нет руля, но есть сопла двигателей, которыми никто не управляет. Здесь не как в привычном нам навигаторе, когда можно свернуть на другую улицу или перестроить маршрут. В ракете все иначе, она полетит туда, и тогда, куда ее запрограммируют на земле. Все: местоположение в пространстве, угол ее наклона по осям координат, время выхода на нужную высоту, время отключения одной ступени и включения другой, и многие другие процессы заложены в ракету заранее. И вот эти «мозги» делают с нуля в Екатеринбурге.

Участок изготовления плат по технологии ITCC. Производство электроники и деталей для космических ракет на НПО "Автоматика".

Фото: Алексей БУЛАТОВ

Начинается все с печати платы по технологии LTCC (Low Temperature Co-Fired Ceramic – технология низкотемпературной совместно обжигаемой керамики используемая для создания микросхем – Прим. Ред). По сути, здесь создается «нейронная сеть». В станок устанавливается трафарет, наносится паста из проводящего материала, и путем ее «размазывания» по трафарету, создается рисунок микросхемы. После изготовления нескольких таких листков, они обрезаются под нужный размер, складываются послойно в необходимом порядке и отправляются в печь для запекания. На выходе получается плата, на которую позже, автоматическим станком (но под контролем человека) устанавливаются все необходимые радиодетали. Маленькие ручки роботизированного станка забирают микроскопические резисторы и транзисторы с ленты на бабине, и за несколько секунд с невероятной точностью, наносят их на плату. Далее эта плата снова отправляется в печь, и все детали сродняются, сообщаясь в должном порядке тончайшими дорожками проводящей ток пасты.

Здесь контролируется каждый шаг.

Фото: Алексей БУЛАТОВ

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ИЗГОТОВЛЕННЫХ «МОЗГОВ»

Готовые микросхемы с установленными деталями проходят ряд обязательных тестов. Сначала установка с тончайшими металлическими иглами «прозванивает» работу всех деталей на плате, проверяя все ли они сообщаются в нужном порядке, все ли отвечают на сигнал. Когда-то на эту процедуру у человека уходили часы. Теперь же автоматика неустанно тычет в плату, решая множество задач за считанные минуты и часы.

Следующим этапом микросхема отправляется на температурные испытания. Электроника в ракете не то же самое, что электроника в наших телефонах или ноутбуке. «Мозги» ракеты должны одинаково исправно работать и в +60°C и в -60°C, а то и в еще более экстремальных температурах. Поэтому, микросхема устанавливается в специальный аппарат, который за секунды создает ей критический перепад температур. Как бы ни было смешно, но микросхему на этом испытании можно сравнить с человеком, которой вечером после баньки прыгает в снег, а на утро топает на работу.

Процесс сложный, но интересный.

Фото: Алексей БУЛАТОВ

Еще одна проверка, которая ожидает микросхему – ее детальное изучение под микроскопом. На этом этапе ее с истинной дотошностью сравнивают с эталонным изделием, и если что не так – она отправляется на рентген, где ей выносится вердикт – «в строй», или «из строя».

ОБУЧЕНИЕ...

Прошедшая все испытания микросхема, дальше поступает в заботливые руки программистов, которые «учат» ее работать. А уже «обученная» она устанавливается в корпус всего блока управления, вместе с другими платами и микросхемами… Когда все готово, всю электронику ждет большой экзамен или комплексные испытания. Она должна работать четко и безотказно. Как в ракете. И только после прохождения этого финального испытания, все труды НПО «автоматики» едут на установку в реальную ракету, которая будет сверкать новеньким корпусом на космодроме, испускать зарево огня и нести людей в космос. Туда, где хоть раз хотел бы оказаться каждый.

Весь процесс под микроскопом.

Фото: Алексей БУЛАТОВ