История

Приборы для космических исследований

Свою первую разработку в области создания аппаратуры для исследования космического пространства – многочастотный дисперсионный интерферометр, предназначенный для исследования космической плазмы, то есть ионосфер планет Солнечной системы, межпланетной и околосолнечной плазмы, – наше предприятие (тогда еще Специальное конструкторское бюро ИРЭ АН СССР) совместно с учеными ИРЭ АН СССР начало в 1964 году. Первый запуск этого прибора состоялся в 1968 году на космическом аппарате «Луна-14», а затем он  устанавливался на космических аппаратах «Марс-2» в 1971 году, «Луна-19» в 1972 году. Прибор модернизировался и устанавливался на космических  аппаратах «Марс» «Венера» до 1982 года.

Фундаментальные исследования космической плазмы были выполнены во многом благодаря именно этому прибору.

Конструкторами нашего предприятия, совместно с учёными ИРЭ, ФИАН, ИКИ был разработан ряд приборов сантиметрового и миллиметрового диапазонов волн для дистанционного зондирования Земли с борта искусственных спутников Земли и орбитальных станций. Среди этих приборов – многочисленный класс радиометрических приемников, предназначенных для исследования мирового океана, атмосферы Земли, ледников и снежных покровов. Выполнение международной научной программы по исследованию мирового океана обеспечивалось автоматическими радиометрами Р-225, установленными на борту ИСЗ «Интеркосмос-20» и «Интеркосмос-21».

Предприятие выполняло большой комплекс работ по разработке, изготовлению и испытаниям поляризационного автоматического радиометра РП-225, устанавливаемого на научный модуль орбитальной станции "Мир". Работа выполнялась в рамках проекта "Природа" по программе "Интеркосмос". Орбитальный комплекс станции "Мир" с модулем "Природа" создавался и эксплуатировался Научно-производственным объединением "Энергия". В 1996 году три радиометра РП-225 были установлены на научный модуль и успешно работали в составе орбитальной станции до 2001 года.

К числу успешных проектов последних лет, выполненных нашим предприятием, следует отнести создание приемников и облучателей для космического радиотелескопа, установленного на КА «Спектр-Р» (5 лет эксплуатации на орбите), аппаратуры для исследования кристаллизации белков для КА «Фотон-М» № 4, радиометрического комплекса РК-21-8 для международной космической станции.

Перечень аппаратуры и приборов для космических исследований, разработанных и изготовленных в ФГУП СКБ ИРЭ РАН и установленных на космические аппараты:

Наименование изделия

Космический аппарат

Год запуска

Передатчик 15П24М

Луна-14

1968

Передатчик 15П24М

Марс-2

1971

Передатчик 15П24М

Луна-19

1972

Передатчик 15П24Б

Марс, Венера

до 1982

Радиометр Р-225

Интеркосмос-20

1979

Радиометр Р-225

Интеркосмос-21

1981

Радиолокационный комплекс РЛК-84

Фобос

1986

Радиолокационный комплекс РЛК-М

Марс-96

1996

Радиометр поляризационный РП-225

Мир

1996

Радиометрический 8-ми канальный комплекс

L-диапазона (проект «МКС-наука»)

МКС

2011

Приёмник 2-х канальный П–КРТ– 1.35М

Приёмник 2-х канальный П-КРТ-6М
(проект «Радиоастрон»)

Спектр-Р

2011

Длинноволновый планетный радар ДПР
(проект «Фобос-Грунт»)

Фобос-Грунт

2011

Радиометрический 2-х канальный комплекс L-диапазона «ЗОНД-ПП»

МКА-ФКИ» № 1

2012

Научная аппаратура КРИСТАЛ

Фотон-М № 4

2014

Радиофизические приборы

Одним из основных направлений деятельности предприятия является создание радиометров СВЧ диапазона, предназначенных для исследования физических сред по их собственному излучению. Работы в этом направлении начались в 60-е годы ХХ века. В это время было создано большое количество радиометров, работающих в диапазоне волн от субмиллиметровых до дециметровых. Велась разработка теоретических основ по методам оптимального проектирования радиометрической аппаратуры.

Широкое признание в 60-е годы получили наши радиометры СВЧ диапазона среди радиоастраномов страны.

Радиометры СВЧ диапазона, разработанные в 70-е годы ХХ века на новой элементной базе стали малогабаритными, появилась возможность устанавливать их на летательные аппараты.

В 1974 году радиометрами была оснащена лётная лаборатория на самолёте ИЛ-18. В состав её аппаратурного комплекса вошли радиометры на 0,8; 1,35; 2,25; 10 и 20 см, с помощью которых, в последующие годы, была выполнена большая программа по исследованию земных покровов.

В 1975 году разработаны радиометры на 18 и 30 см, предназначенные для измерения шумового излучения. Они могли работать как на наземных станциях, так и в составе самолётной лаборатории.

Радиометры Р225, Р225-Б, Р225-БМ, РП-225, разработанные в 80-х, 90–х годах ХХ века, устанавливались на космические аппараты «Интеркосмос-20», «Интеркосмос-21», станцию «Мир». Они предназначались для исследования земных покровов.

В ИРЭ АН СССР были разработаны научные основы дистанционного измерения влажности почв с помощью СВЧ радиометров.

Пять самолётов АН-2 было оборудовано СВЧ влагомерами, которые проводили измерения влажности почв в интересах сельского хозяйства.

В процессе разработки радиометров СВЧ диапазона конструкторами был найден ряд оригинальных технических решений, которые были признаны изобретениями. На них получены авторские свидетельства.

В 2004-2005 годах разработаны и изготовлены поляризационные радиометры РП-6,9; РП-18,7 на 6,9; 18,7 ГГц.

В 2007-2008 годах разработаны и изготовлены поляризационные радиометры РП-37; РП-85 на 37, 85 ГГц.

РП-6,9; РП-18,7; РП-37; РП-85 предназначены для измерения физических параметров снега на двух ортогональных поляризациях дистанционным пассивным методом по собственному излучению снежных покровов. Измеряемые параметры снега: плотность и зернистость, толщина снежного покрова, водозапас.

В 2010 году разработан и изготовлен «Прецизионный СВЧ-радиометрический комплекс», предназначенный для измерения спектра радиояркостной температуры облаков с целью определения их влагосодержания. Комплекс может использоваться для прогнозирования условий радиосвязи и повышения точности позиционирования для систем навигации. Комплекс состоит из двух радиометров, работающих в диапазонах частот 19…26,2 ГГц (Р22) и 29,9…39,5 ГГц (Р37) и компьютера, на котором установлена программа управления и отображения спектра радиояркостной температуры в полосе рабочих частот.

В 2012 году разработан и изготовлен «Передвижной комплекс бесконтактного определения снегозапаса». Комплекс предназначен для оценки глубины снега и водозапаса снежного покрова.

В 2010-2013 годах разработана и изготовлена «Автоматизированная система раннего предупреждения возникновения пожаров».

Ближняя радиолокация

Работы по созданию радиолокаторов в ФГУП СКБ ИРЭ РАН начались в 1977-1980 годах с разработки радиолокационной станции бокового обзора, предназначенной для исследования и картирования морских акваторий и земных покровов с борта научной самолётной станции.

В 1986 году разработан  и изготовлен Радиолокационный комплекс РЛК-84, предназначенный для подповерхностного импульсного зондирования грунтов космических тел и зондирования верхней ионосферы планет с помощью автоматической межпланетной станции, дрейфующей на небольшой высоте над поверхностью исследуемого космического тела. Устанавливался на космический аппарат «Фобос».

В 1993 г разработан и изготовлен Радиолокационный комплекс РЛК-М, предназначенный для исследования структуры и электрофизических характеристик грунтов, для зондирования верхней ионосферы и исследовании процессов взаимодействия солнечного ветра и атмосферы планеты Марс.

В основу построения радиолокационных комплексов были положены принципы излучения сигнала с линейной частотной модуляцией либо коротких наносекундной длительности радиоимпульсов и приема отраженного сигнала от подповерхностных неоднородностей грунта планеты.

За истекший период разработаны и изготовлены георадары различного назначения. «Герад-2» использовался в 2000 году при раскопках курганов в Ставропольском крае. «Герад-3» в 2003 году применялся для обнаружения местоположений погребений на Соборной площади Троице-Сергиевской Лавры.

В 2003-2005 гг. разработан комплекс, состоящий из 6-канального радиолокатора подповерхностного зондирования (георадара) и 4-канального акустического тракта для обнаружения мин на железной дороге.

В 2007 году для  ООО «ТЕХИНДУСТРИЯ» был изготовлен георадар с широкой полосой подповерхностного обзора железнодорожного полотна.

Разработана система радиолокационной диагностики дефектов турбореактивных двигателей. Совместно со специалистами НТЦ им. А. Люльки разработана методика определения этих дефектов.

Разработана методика и технические средств лабораторного исследования взаимодействия электромагнитных волн с ионизированным газом вблизи твердой поверхности для Центра им. Келдыша. Создан короткоимпульсный радар, работающий на фиксированных частотах СВЧ диапазона - 1500, 3000, 7500 и 10000 МГц.

В 2009 году по заказу НПО «Специальная техника и связь» МВД РФ был разработан радар для обнаружения людей за стенами «Данник-5». Прибор демонстрировался на выставках «Интерполитех» в 2010-2012 годах, а также на выставочных и испытательных мероприятиях МЧС России.

Средства защиты информации

Как известно, работа средств вычислительной техники связана с коммутацией коротких импульсов токов и напряжений в сложных электрических цепях. Длительность, период повторения и фронты коммутируемых сигналов, в зависимости от назначения и принципа действия средств ВТ варьируется в широких пределах. Поэтому спектр побочных электромагнитных полей вблизи работающих устройств вычислительной техники, содержащий сведения об обрабатываемой ими информации, проcтирается от десятков герц до единиц ГГц. Эти побочные электромагнитные поля и перекрестные наводки могут быть приняты чувствительной приемной аппаратурой на значительном расстоянии и информация может быть восстановлена потенциальным противником.

Канал ПЭМИН является наиболее опасным, так как не связан с несанкционированным доступом в здания вычислительных центров  посторонних лиц и может использоваться неопределенно долгое время.

Обострение проблемы информационной безопасности в 1980-х — начале 90-х гг. стимулировало развитие новых методов и средств защиты информации от утечки по каналам ПЭМИН.

В настоящее время для исключения утечки информации по каналам ПЭМИН в основном применяются системы (устройства) активной защиты информации.

Способ и устройство активной радиотехнической маскировки информации, обрабатываемой средствами вычислительной техники, были впервые предложены в 1981 г. сотрудниками ИРЭ АН СССР.

Суть разработанного способа маскировки информации заключалась в формировании сверхширокополосных шумовых колебаний и их излучении в непосредственной близости от работающих средств вычислительной техники. При этом уровень сформированного электромагнитного поля или наведенного на токовые коммуникации маскирующего сигнала должен превышать уровень побочных электромагнитных излучений и наводок. Коэффициент превышения определяется нормативными документами ФСТЭК России и зависит от степени секретности защищаемой (маскируемой) информации.

Наибольший вклад в разработку указанного способа маскировки (защиты) информации, а также в научное обоснование необходимых уровней превышения маскирующих сигналов над информационным, в разработку проектов необходимых нормативных документов внесли сотрудники ИРЭ АН СССР Дмитриев А.С., Залогин Н.Н., Иванов В.П., Калинин В.И., Кислов В.Я., Соколов А.В. Наибольший вклад в конструкторскую проработку устройств маскировки («ШАТЕР) внесли сотрудники СКБ ИРЭ АН СССР  Соснин В.П. и Нищев Г.И.

По разработанной совместно с СКБ ИРЭ АН СССР документации ИРЭ АН СССР в течение нескольких лет изготавливало и поставляло заинтересованным предприятиям оборонных отраслей промышленности средства зашиты информации типа «Шатер», которые полностью исключали утечку информации по каналам ПЭМИН.

За решение важной научно-технической задачи и полученный подтвержденный большой экономический эффект коллективу разработчиков в 1984 году была присуждена Премия Совета Министров СССР.

С 1996 года наработки по активным средствам защиты информации в инициативном порядке были переданы в СКБ ИРЭ АН СССР. После проведенной доработки (модернизации) имеющихся средств защиты информации типа «Шатер», СКБ ИРЭ АН СССР начало мелкосерийно производить новые средства защиты информации «ГШ-1000» и «ГШ-К-1000». Указанные средства защиты информации были сертифицированы Гостехкомиссией при Президенте РФ. Следует отметить, что в 1996 году это были первые и единственные сертифицированные средства защиты от утечки информации по каналам ПЭМИН.

Учитывая требования нормативных документов ФСТЭК России, а также пожелания потенциальных заказчиков (потребителей) средств защиты информации в ФГУП СКБ ИРЭ РАН были разработаны и серийно изготавливались малогабаритные устройства радиомаскировки побочных электромагнитных излучений и наводок (ПЭМИН) различного конструктивного исполнения, различного частотного диапазона. До ноября 2015 года изготавливались генераторы шума: ГШ-«1000М», «ГШ-К-1000М», «ГШ-1000У», «ГШ-2500», «ГШ-2500М», «ГШ-К-1800».

Устройств радиомаскировки «ГШ-1000М», «ГШ-К-1000М», «ГШ-1000У», «ГШ-2500», «ГШ-К-1800» серийно изготавливались в ФГУП СКБ РАН и поставлялись заинтересованным организациям и ведомствам Российской Федерации, а также поставлялись в Казахстан, Узбекистан, Украину и Белоруссию. Общий объем изготовления и реализации устройств активной радиотехнической маскировки ПЭМИН средств вычислительной техники на конец 2016 года составил более 55 000 штук.

Все указанные устройства радиомаскировки ПЭМИН по требованиям безопасности информации были сертифицированы ФСТЭК России, а уровни формируемых электромагнитных полей удовлетворяли требованиям СанПиН 2.2.4.1191-03 для круглосуточного пребывания обслуживающего персонала в зоне облучения.

Все новые оригинальные технические решения, использованные при разработке и серийном производстве указанных выше средств защиты информации защищены патентами на полезные модели и изобретения. Патентовладельцем является ФГУП СКБ ИРЭ РАН.

Следует отметить, что указанная выше организация работ является положительным примером плодотворного взаимодействия фундаментальной науки (ИРЭ РАН) и производства (ФГУП СКБ ИРЭ РАН).

В связи с новыми требованиями к средствам защиты информации ФГУП СКБ ИРЭ РАН разработало две новых модификации генераторов шума «ГШ-2500МС» и «ГШ-К-1800МС». Эти изделия сертифицированы по требованиям безопасности информации в 2016 г.

Средства для беспроводной связи

Антенные усилители и конверторы серии «Манус» предназначены для обеспечения надежной связи между радиомодемами на расстоянии в несколько десятков километров. Изделия герметичные и устанавливаются на крышах зданий непосредственно возле приемно-передающей антенны.

В конце 1996 года руководство российско-американской фирмы Райтек предложило специалистам ФГУП СКБ ИРЭ РАН разработать и наладить производство одноваттных антенных усилителей для радиомодемов в стандарте IEEE 802. 11 для работы на частоте 2,4 ГГц. Условия были жесткие: срок на разработку и изготовление опытных образцов был дан два месяца, антенные усилители должны были эксплуатироваться на открытом воздухе, подача питания и сигналов по коаксиальному кабелю, вся работа выполнялась за счет средств предприятия. Работу удалось выполнить в срок.

В ФГУП СКБ ИРЭ РАН было налажено производство антенных усилителей, количество которых вскоре достигло 100 штук в месяц. Каждый усилитель проверялся на герметичность и испытывался при ударных нагрузках. Также измерялись его характеристики при нагреве до плюс 50 °С и охлаждении до минус 40 °С. Фирма Райтек поставляла эту продукцию в США и Канаду.

Затем появились заказчики из России, Украины, Казахстана. Номенклатура изделий расширялась. Стали выпускаться антенные усилители на более высокие диапазоны частот, с большей выходной мощностью, для передачи данных с большей скоростью. Появились конверторы частотных диапазонов.

Антенные усилители надёжно работают в жёстких климатических условиях.

На сегодняшний день количество выпущенных изделий «Манус» превышает десять тысяч штук.

Вакуумное и сверхвысоковакуумное оборудование

В области создания вакуумного и сверхвысоковакуумного технологического оборудования ФГУП СКБ ИРЭ РАН начало работы в 1963 году с создания ряда цельнометаллических камер вакуумного напыления КВН-1, КВН-2, КВН-3, КВН-4, КВН-5. В то время основным заказчиком вакуумного оборудования являлся ФИРЭ РАН.

Одновременно разрабатывались и изготавливались насосы и откачные модули для получения сверхвысокого вакуума, безмасляные средства предварительной откачки (передвижные откачные посты и отдельные насосы), вакуумные камеры, узлы и механизмы, предназначенные для выполнения работы в условиях сверхвысокого вакуума, запорно-регулирующая арматура (шиберные затворы, вентили), устройства питания и управления.

По мере возникновения новых научных задач, усложнялись и требования к оборудованию, необходимому для их решения. Так в 70-х ÷ 80-х годах ХХ века на предприятии был разработан ряд универсальных сверхвысоковакуумных установок УИФ-1, УСУ-2, УСУ-3, УСУ-4, УСУ-5, УСУ-6, УСУ-7, УСУ-8.

Установки УСУ-4 и УСУ-6 получили широкое распространение на территории СССР, так как производились серийно на заводе ЭЗАН в городе Черноголовка по конструкторской документации, разработанной в ФГУП СКБ ИРЭ РАН.

В конце 80-х годов в ФГУП СКБ ИРЭ РАН была разработана и изготовлена по заказу ФИРЭ РАН установка молекулярно-пучковой эпитаксии для выращивания структур на арсенид-галлиевых подложках.

Благодаря этим и многим другим разработкам на предприятии накоплен большой опыт расчета, конструирования и изготовления вакуумных установок и элементов вакуумных систем. Накопленный опыт и технологические возможности предприятия позволяют решать широкий спектр научных и производственных задач.

В 90-х и 2000-х годах в ФГУП СКБ ИРЭ РАН была создана линейка вакуумного технологического оборудования, используемого при производстве электронно-оптических преобразователей (ЭОП). К данному оборудованию относятся: вакуумная установка облуживания корпусов ЭОП, вакуумная установка термокомпрессионной сварки полупроводниковых структур со стеклянными подложками, несколько модификаций сверхвысоковакуумной установки финишной сборки электронно-оптических преобразователей. В установках финишной сборки ЭОП реализовано максимальное количество вакуумных устройств и механизмов разной степени сложности, наилучшим образом демонстрирующих конструкторские и производственные возможности предприятия. Предельное остаточное давление в технологических камерах установки финишной сборки ЭОП достигает значений порядка 10-9 Па.

В 2010 году разработана установка для термовакуумных испытаний изделий электроники (имитатор открытого пространства). Установка служит для испытаний СВЧ усилителей, предназначенных для обеспечения работы бортового информационно-вычислительного комплекса глобальной навигационной системы «ГЛОНАСС».

Для многих научных и производственных организаций ФГУП СКБ ИРЭ РАН изготавливает отдельные элементы вакуумных систем: средства вакуумной откачки, вводы движения в вакуум, запорно-регулирующую арматуру, специальные и стандартные вакуумные фланцы, переходники и камеры, в том числе, по чертежам и эскизам заказчика.

Специальное термическое оборудование

Активное развитие направления специального термического оборудования в высокотемпературном сегменте в ФГУП СКБ ИРЭ РАН начинается с 2010 года.

В 2011 году по заказу АО «НПП «Исток» им. А.И. Шокинана на предприятии была разработана и изготовлена первая высокотемпературная водородная печь ПГВВ-Г 2100 с максимальной рабочей температурой 2100 ºС. Нагреватель печи ПГВВ-Г 2100 был выполнен из современного углерод-углеродного композитного материала.

За короткий период времени на предприятии был разработан широкий ряд вакуумных и водородных печей, предназначенных для проведения различных опытных и промышленных термических процессов. Разработаны печи камерного, колпакового, шахтного и элеваторного типов с нагревателями из углерод-углеродного композитного материала, вольфрама, молибдена и других тугоплавких материалов.

Все печи конструируются на современной элементной базе. Процессы нагрева, поддержания заданной температуры и остывания по выбору оператора могут осуществляться в ручном или автоматическом режимах. Печи в обязательном порядке снабжаются необходимыми системами и блокировками, обеспечивающими безопасность работы оператора и сохранность оборудования при эксплуатации.

Важной особенностью изготавливаемых в ФГУП СКБ ИРЭ РАН высокотемпературных печей является наличие специально разработанной двухконтурной системы охлаждения, которая обеспечивает надежное охлаждение стенок рабочей камеры и токовводов независимо от качества внешней водопроводной воды. Двухконтурная система охлаждения обеспечивает безопасное остывание печи в случае аварийного отключения электропитания или отсутствия водопроводной воды во внешнем охлаждающем контуре.

Водородные печи комплектуются системой форвакуумной откачки для наиболее эффективного удаления кислорода из рабочей камеры перед началом процесса нагрева. В вакуумных высокотемпературных печах применяются современные высокопроизводительные откачные средства, в том числе безмасляные.

Современная производственная база ФГУП СКБ ИРЭ РАН позволяет изготавливать печи с объемом рабочих камер до половины кубического метра. Однако в кооперации с надежными производственными партнерами, такими как Экспериментальный Завод Академии Наук (ФГУП ЭЗАН) в городе Черноголовка, ФГУП СКБ ИРЭ РАН по запросам заказчиков ведет разработку уникального термического оборудования с объемом рабочих камер до кубометра и более.

Наибольший вклад в развитие направления специального термического оборудования внесли сотрудники ФГУП СКБ ИРЭ РАН: начальник отдела Вараксин Геннадий Александрович, Зубков Даниил Николаевич, Листков Тимофей Викторович, Табунов Андрей Валерьевич, Коняшкин Андрей Михайлович, главный инженер Щербаков Андрей Валентинович.