25 лет сварке в открытом космосе
Saved in:
| Published in: | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Date: | 2009 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2009
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100883 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | 25 лет сварке в открытом космосе / Б.Е. Патон // Автоматическая сварка. — 2009. — № 7 (675). — С. 3-7. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859476355569156096 |
|---|---|
| author | Патон, Б.Е. |
| author_facet | Патон, Б.Е. |
| citation_txt | 25 лет сварке в открытом космосе / Б.Е. Патон // Автоматическая сварка. — 2009. — № 7 (675). — С. 3-7. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Автоматическая сварка |
| first_indexed | 2025-11-24T11:44:05Z |
| format | Article |
| fulltext |
25 ЛЕТ СВАРКЕ В ОТКРЫТОМ КОСМОСЕ
Академик Б. Е. ПАТОН
25 июля 1984 г. летчиками-космонавтами СССР Светланой Савицкой и Владимиром Джанибе-
ковым впервые в мире в открытом космосе были проведены эксперименты по сварке, резке,
пайке и нанесению покрытий. Успешное выполнение уникальных экспериментов в условиях
космического пространства показало возможность эффективной деятельности космонавтов при
выполнении сложных работ по сварке и родственным технологиям на борту пилотируемого
орбитального комплекса в открытом космосе и свидетельствует о высоком совершенстве сва-
рочной аппаратуры, созданной многолетней напряженной работой большого коллектива ученых
и инженеров Института электросварки им. Е. О. Патона в тесном сотрудничестве с Центром
подготовки космонавтов им. Ю. А. Гагарина. Создатель практической космонавтики, выдающийся
конструктор советских космических систем Сергей Павлович Королев еще в начале 1960-х годов
предвидел необходимость проведения в космосе работ, связанных со сваркой, и всячески под-
держивал исследования по сварке и резке в космосе. В 1964 г. С. П. Королевым была поставлена
задача — разработать программу экспериментов по сварке в космических условиях и план сов-
местных работ между ОКБ-1 (в настоящее время Ракетно-космическая корпорация «Энергия»)
и Институтом электросварки им. Е. О. Патона АН УССР. Так, в институте начала осуществляться
Савицкая Светлана Евгеньевна — российский летчик-космонавт, дважды
Герой Советского Союза.
Родилась 8 августа 1948 г. в Москве. Окончила Московский авиационный
институт и Центральную летно-техническую школу ДОСААФ СССР. В 1980 г.
была принята в отряд космонавтов. Первый космический полет С. Е. Савицкая
совершила в 1982 г. 25 июля 1984 г. впервые в мире осуществила выход в откры-
тый космос, пробыв вне космического корабля 3 ч 35 мин, во время которого
вместе с В. А. Джанибековым ею были выполнены эксперименты по сварке и
родственным технологиям. В 1986 г. защитила кандидатскую диссертацию.
До 1989 г. С. Е. Савицкая работала заместителем начальника отдела НПО
«Энергия». В 1992-1995 гг. — она доцент Московского государственного
авиационного института. С 1995 г. — депутат Государственной Думы РФ.
Джанибеков Владимир Александрович — российский летчик-космо-
навт, дважды Герой Советского Союза.
Родился 13 мая 1942 г. в поселке Искандар Ташкентской области Рес-
публики Узбекистан. В 1965 г. окончил Ейское высшее авиационное училище
летчиков и служил летчиком-инструктором в ВВС СССР. С 1970 г. — в отря-
де космонавтов. Совершил 5 космических полетов, в том числе международ-
ных, в качестве командира корабля. Первый космический полет осуществил
в 1981 г. В 1984 г. во время четвертого полета совместно с бортинженером
С. Е. Савицкой провел эксперимент по сварке в открытом космосе. С 1985
до 1988 гг. он — командир отряда космонавтов, а с 1988 г. — начальник
Управления теоретической и научно-исследовательской подготовки Центра
подготовки космонавтов им. Ю. А. Гагарина. С 1997 г. находится в запасе.
© Б. Е. Патон, 2009
7/2009 3
программа научных исследований, конечной целью которой было создание аппаратуры и тех-
нологий для соединения материалов в космосе с помощью сварки. 16 октября 1969 г. в ходе
полета космического корабля «Союз-6» летчики-космонавты Г. Шонин и В. Кубасов впервые
в мировой практике осуществили сварку и резку металлов в космосе на универсальной авто-
матизированной установке «Вулкан». Этот эксперимент, который положил начало эры косми-
ческой технологии, показал, что наиболее перспективным источником энергии для выполнения
операций по сварке и родственным технологиям в открытом космосе является электронный
луч. Впоследствии большую поддержку в проведении космических экспериментов по сварке и
родственным технологиям оказывал Главный конструктор ракетно-космической техники В. П.
Глушко, длительное время возглавлявший РКК «Энергия». Программы освоения космического
пространства, осуществляемые в настоящее время и планируемые на будущее, предусматривают
создание крупногабаритных космических объектов в космосе и на Луне. Естественно, что эк-
сплуатация таких сооружений в течение длительного времени потребует систематического про-
ведения профилактического обслуживания, а также ремонтно-восстановительных и монтажных
работ как внутри герметичных отсеков, так и снаружи. Одним из наиболее перспективных, на
наш взгляд, технологических процессов для этих целей является сварка. При работе в открытом
космосе могут возникнуть самые неожиданные ситуации, требующие применения сварки и род-
ственных технологий, причем зачастую вид и объем операций должен будет определяться кос-
монавтом непосредственно на месте. Космонавтам придется работать на разных участках кос-
мического аппарата и иметь дело с различными конструкционными материалами.
Для этих целей в Институте электросварки им. Е. О. Патона и был создан универсальный
электронно-лучевой ручной инструмент (УРИ) (рис. 1). В связи с уникальностью эксперимента
до его осуществления в открытом космосе был выполнен большой комплекс наземных испытаний
в обитаемой барокамере, в условиях кратковременной невесомости на самолете-лаборатории и
в гидроневесомости (рис. 2). Испытание УРИ в условиях открытого космоса было проведено
на борту орбитальной станции «Салют-7». После разгерметизации переходного отсека и открытия
люка В. Джанибеков вынес УРИ на внешнюю поверхность станции и установил его на поручни
якорной площадки. С. Савицкая, находясь в переходном отсеке, помогала командиру в транс-
портировке УРИ. Затем космонавты поменялись местами. Закрепившись на якорной площадке,
С. Е. Савицкая приступила к выполнению экс-
перимента. Она разрезала образец из титана, пос-
ле чего, последовательно заменяя образцы, вы-
полнила сварку, пайку и напыление. В это время
В. Джанибеков вел телерепортаж и фотосъемку
отдельных моментов работы бортинженера. Пос-
ле завершения первого этапа работы космонавты
вновь поменялись местами и В. Джанибеков вы-
полнил все операции на остальных образцах.
Большую помощь и поддержку непосредствен-
Рис 2. Летчики-космонавты СССР С. Е. Савицкая и В. А. Джа-
нибеков на предполетных испытаниях сварочного инструмента Рис. 1. Универсальный ручной инструмент (УРИ)
4 7/2009
ным исполнителям, находящимся за бортом, ока-
зывал космонавт-исследователь И. Волк. После
завершения экспериментов УРИ был доставлен
на станцию. Эксперимент в открытом космосе
продолжался 3 ч 35 мин. Для выполнения тех-
нологических экспериментов в открытом космосе
с помощью УРИ по сварке, резке и пайке ис-
пользовали образцы нержавеющей стали и ти-
танового сплава толщиной 0,5…1 мм, а для на-
несения серебряных покрытий — алюминиевые
образцы. Сварные образцы, полученные в кос-
мосе и доставленные на Землю (рис. 3), были
всесторонне исследованы. Результаты проведен-
ных исследований показывают, что структура и
свойства сварных соединений, выполненных
вручную электронным лучом в открытом космосе и на Земле — близки. Имеющиеся незначи-
тельные отличия, не влияющие на качество сварных соединений «космических» образцов, видимо,
можно объяснить особенностями космической среды и условиями теплоотвода.
Перед возвращением на Землю космонавты демонтировали с планшетов образцы, которые
впоследствии были переданы в ИЭС для проведения исследований. Космонавты С. Савицкая
и В. Джанибеков проявили подлинный героизм, взяв на себя роль первопроходцев в этих ос-
новополагающих космических экспериментах (рис. 4). Они буквально сломали лед недоверия
у скептиков, сомневающихся в самой возможности использования в космосе сварочных техно-
логий. Их подвиг навсегда вошел в историю развития сварочной науки и техники.
Десятки людей — конструкторы, технологи, рабочие-сборщики аппаратуры, испытатели, кос-
монавты — своим поистине самоотверженным трудом способствовали проведению этого уни-
кального эксперимента. К сожалению, небольшой объем журнальной статьи не позволяет отметить
вклад каждого участника в создание и испытание рабочего инструмента — электронно-лучевой
пушки, систем электропитания и управления, а также рабочего места космонавта, без которого
невозможно было осуществление процесса сварки в открытом космосе. Однако я не могу не
сказать о двух сотрудниках ИЭС им. Е. О. Патона, внесших огромный вклад в создание УРИ.
Рис. 4. Б. Е. Патон, В. А. Джанибеков, С. Е. Савицкая после завершения полетного эксперимента
Рис. 3. Образцы стыковых соединений, выполненные в
космосе с использованием аппаратуры УРИ
7/2009 5
Это В. Ф. Лапчинский и А. А. Загребельный. Благодаря их огромным усилиям во многом стало
возможным как создание УРИ, так и проведение экспериментов героями-космонавтами. Активное
участие в их проведении наряду с инженерами-испытателями принимали члены основного и
дублирующих экипажей В. Джанибеков, С. Савицкая, В. Васютин и Е. Иванова. Ознакомившись
с целями эксперимента и оборудованием, они наблюдали за работой испытателей, участвовали
в обсуждении и анализе ее результатов, после чего приступили к тренировкам, во время которых
овладели приемами и навыками ручной сварки, научившись управлять поведением ванны рас-
плавленного металла. Основное внимание при проведении эксперимента уделялось выяснению
работоспособности аппаратуры и действиям операторов при выполнении сварочных и других
работ в открытом космосе.
Эксперимент показал, что компактные универсальные инструменты типа УРИ позволят кос-
монавтам проводить работы, связанные с ремонтом или монтажом на внешней поверхности
космического объекта с обеспечением необходимого качества сварных соединений. При создании
УРИ особое внимание было уделено технике безопасности при проведении работ. Этот вопрос
особенно тщательно прорабатывался при проведении многочисленных испытаний, так как на-
рушение техники безопасности при работе с электронным лучом могло привести к непоправимым
последствиям, связанным с жизнью экипажа и функционированием станции. В результате про-
веденной многоплановой работы была решена задача по обеспечению безопасности экипажа и
корабля за счет специальных конструктивных решений самого инструмента и организации ра-
бочего места космонавта. В частности, для исключения воздействия на оператора-сварщика рен-
тгеновского излучения при работе электронно-лучевой пушки использовалось ускоряющее нап-
ряжение 5кВ. Малогабаритный высоковольтный блок, входящий непосредственно в состав руч-
ного инструмента, позволил избавиться от высоковольтного кабеля, являющегося источником
повышенной опасности. Для повышения уровня безопасности космонавта-оператора и защиты
космического корабля от случайного попадания на его обшивку луча в ручном инструменте
использовалась короткофокусная электронно-лучевая пушка. Кроме того, при проведении экс-
перимента аппаратура на внешней поверхности станции устанавливалась так, что при выполнении
сварочных операций пушка направлялась от борта станции в сторону открытого космоса. Большой
вклад в организацию, подготовку и проведение эксперимента по ручной электронно-лучевой
сварке в космосе внесли сотрудники НПО «Энергия» во главе с начальником лаборатории В. П.
Никитским.
В 1986 г. был продолжен план испытаний УРИ. Космонавтами В. Соловьевым и Л. Кизимом
с его помощью была проведена ручная электронно-лучевая сварка и пайка узлов и фрагментов
перспективных ферменных конструкций на внешней поверхности станции, что позволило сделать
еще один значительный шаг вперед от проведения экспериментов на образцах до сварки элементов
и узлов реальных конструкций.
В результате проведенных на борту станции работ с использованием УРИ выяснилась не-
обходимость модификации инструмента, и, в первую очередь, повышения его выходной мощ-
ности.
Для решения этих задач было создано новое поколение универсального ручного инструмента
— аппаратура «Универсал» (рис. 5). В этой аппаратуре значительно (более чем в 2 раза) была
увеличена выходная мощность. Комплекс «Универсал» прошел всесторонние наземные испытания
и был рекомендован для использования в составе перспективных орбитальных станций, в час-
тности, в качестве штатной системы орбитальной станции «Мир».
В начале 1990-х годов Национальное космическое агентство США (НАСА), учитывая дос-
тижения Института электросварки им. Е. О. Патона в области сварки в космосе, обратилось с
предложением провести совместный эксперимент по сварке и родственным технологиям на борту
космического челнока «Коламбия».
Выполнение международного эксперимента по сварке в космосе было намечено на конец
1997 г., однако, в связи с рядом серьезных неполадок на борту корабля, он не состоялся. Этот
эксперимент также готовился для проведения на станции «Мир». После проведения квалифи-
кационных испытаний аппаратура «Универсал» была доставлена на борт станции, но, к сожа-
6 7/2009
лению, эксперимент не был прове-
ден из-за ее ликвидации. Полагаем,
что проведение намеченных экспе-
риментов будет полезно для буду-
щего развития космических техно-
логий.
В последние годы в ИЭС им.
Е. О. Патона разрабатывается новое
поколение оборудования для прове-
дения сварки и родственных техно-
логий в открытом космосе. Для то-
го, чтобы охватить всю номенкла-
туру толщин различных материа-
лов, которые применяются для соз-
дания космических летательных ап-
паратов, в том числе пилотируемых
орбитальных станций, необходимо
повысить мощность сварочной ап-
паратуры, создать новый специали-
зированный источник питания и но-
вую конструкцию электронно-лучевой пушки. Оборудование разрабатывается таким образом,
чтобы с помощью создаваемой аппаратуры можно было осуществлять не только ручные, но и
механизированные виды работ с помощью робототехники и других автоматизированных уст-
ройств. Интенсивное развитие современной техники и технологии реально расширяет техноло-
гические возможности выполнения сварочных операций в условиях космоса. В частности, весьма
перспективным представляется использование современных волоконных лазеров, имеющих до-
вольно высокий КПД. В этом случае возможна доставка луча к инструменту для выполнения
сварки по оптическому световоду на многие метры.
Космические корабли и станции, а также инфраструктура экспедиционных поселений на по-
верхности Луны, рассчитанные на длительную эксплуатацию в условиях космоса, должны быть
оснащены комплектами сварочной аппаратуры, позволяющими выполнять монтажные и ремон-
тные работы при строительстве и эксплуатации объектов, а экипажи кораблей и экспедиций
должны быть обучены основам сварочных технологий и иметь практические навыки выполнения
указанных работ.
Мы убеждены, что сварке и родственным технологиям предстоит в дальнейшем сыграть зна-
чительную роль в освоении космоса. Электронно-лучевые технологии, опробованные в открытом
космосе, могут найти применение в различных физических экспериментах, а затем и в произ-
водстве уникальных полупроводниковых материалов. Это позволит перейти от опытов с элек-
тронным лучом на орбитальных станциях к строительству лунных поселений и осуществлению
различных производств на Луне еще в первой половине ХХI в.
Рис. 5. Комплект оборудования для ручной электронно-лучевой сварки
«Универсал»
7/2009 7
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-100883 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0005-111X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-24T11:44:05Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Патон, Б.Е. 2016-05-28T11:20:26Z 2016-05-28T11:20:26Z 2009 25 лет сварке в открытом космосе / Б.Е. Патон // Автоматическая сварка. — 2009. — № 7 (675). — С. 3-7. — рос. 0005-111X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100883 ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка 25 лет сварке в открытом космосе 25 years of welding in open space Article published earlier |
| spellingShingle | 25 лет сварке в открытом космосе Патон, Б.Е. |
| title | 25 лет сварке в открытом космосе |
| title_alt | 25 years of welding in open space |
| title_full | 25 лет сварке в открытом космосе |
| title_fullStr | 25 лет сварке в открытом космосе |
| title_full_unstemmed | 25 лет сварке в открытом космосе |
| title_short | 25 лет сварке в открытом космосе |
| title_sort | 25 лет сварке в открытом космосе |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100883 |
| work_keys_str_mv | AT patonbe 25letsvarkevotkrytomkosmose AT patonbe 25yearsofweldinginopenspace |