25 лет сварке в открытом космосе

25 лет сварке в открытом космосе

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2009
Автор: Патон, Б.Е.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2009
Назва видання:Автоматическая сварка
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100883
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:25 лет сварке в открытом космосе / Б.Е. Патон // Автоматическая сварка. — 2009. — № 7 (675). — С. 3-7. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-100883
record_format dspace
spelling nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1008832025-02-23T18:45:39Z 25 лет сварке в открытом космосе 25 years of welding in open space Патон, Б.Е. 2009 Article 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 Автоматическая сварка application/pdf Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
format Article
author Патон, Б.Е.
spellingShingle Патон, Б.Е.
25 лет сварке в открытом космосе
Автоматическая сварка
author_facet Патон, Б.Е.
author_sort Патон, Б.Е.
title 25 лет сварке в открытом космосе
title_short 25 лет сварке в открытом космосе
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_sort 25 лет сварке в открытом космосе
publisher Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
publishDate 2009
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100883
citation_txt 25 лет сварке в открытом космосе / Б.Е. Патон // Автоматическая сварка. — 2009. — № 7 (675). — С. 3-7. — рос.
series Автоматическая сварка
work_keys_str_mv AT patonbe 25letsvarkevotkrytomkosmose
AT patonbe 25yearsofweldinginopenspace
first_indexed 2025-11-24T11:44:05Z
last_indexed 2025-11-24T11:44:05Z
_version_ 1849671963189968896
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

Схожі ресурси