Не надо искать название этой организации в перечне ведущих предприятий ракетно-космической отрасли России. Здесь не изготавливаются ракеты-носители и космические аппараты, но вклад ее сотрудников в освоение Вселенной также весом, как и работы признанных монстров отечественной космонавтики.
Речь идет о расположенном в Санкт-Петербурге Государственном научном центре России Центральном научно-исследовательском и опытно-конструкторском институте робототехники и технической кибернетики (ЦНИИ РТК). Здание института, находящееся на севере города, пока не стало одним из символов северной столицы, хотя своеобразные архитектурные формы делает его реальным претендентом на это звание. Дайте только срок.
Сегодня ЦНИИ РТК исполняется 35 лет.под руководством доктора технических наук Е.И. Юревича, который и возглавлял ЦНИИ РТК с момента создания до 1987 года. В 1987-1991 годах директором института являлся доктор физико-математических наук, профессор В.М. Николаев, а с 1991 года по настоящее время работой коллектива руководит доктор технических наук, член-корреспондент Российской Академии наук В.А. Лопота.
В июне 1994 года Постановлением Правительства Российской Федерации институту был присвоен статус Государственного научного центра России.
Нынешний статус института явился естественным следствием становления и развития новых научно-технических направлений, возникших на предприятии за долгие годы деятельности. Начало было положено в середине 1960-х годов, когда была решена актуальная по тем временам задача обеспечения мягкой посадки возвращаемых на Землю космических аппаратов.
Этих результатов удалось достигнуть за счет применения новых физических принципов, основанных на использовании гамма-излучения. Освоение данного диапазона электромагнитного излучения потребовало развития теории распространения фотонного излучения и взаимодействия его с веществом с переходом от волнового описания к корпускулярному, разработки методов расчета и проектирования соответствующих технических систем, методов их математического и физического моделирования.
В разработке этих методов большую помощь коллективу института оказали физики Ленинградского политехнического института профессора Г.Н. Александров, К.С. Демирчан, А.В. Донской, В.Ф. Космач, М.В. Костенко, Л.Г. Лойцянский, А.И. Лурье, П.В. Новицкий, сотрудники других научных учреждений страны.
Темпы работ были поистине космическими. От выдачи технического задания до первой демонстрации действующего макета системы управления двигателями мягкой посадки — гамма-лучевого высотомера, получившего в дальнейшем шифр<Кактус>, прошло всего несколько месяцев. Начиная с полета в октябре 1968 года летчика-космонавта Г.Т. Берегового на корабле<Союз-3>аппаратура прочно вошла в состав корабля как одна из ответственных штатных систем и используется поныне.
Дальнейшим развитием систем этого типа стали системы управления мягкой посадкой десантируемых грузов, системы управления полетом различного типа летательных аппаратов на сверхнизких высотах и многие другие. Эти системы используются и поныне, обладая такими уникальными качествами, как практически абсолютная всепогодность (работоспособность в дождь, туман, снег, пыльные бури), нечувствительность к свойствам подстилающей поверхности (твердый грунт, болото, снег, вода, лед, кустарник, другая растительность), помехоустойчивость, вплоть до условий атомного взрыва, возможность работы через обшивку летательного аппарата при достаточно малых массогабаритных параметрах.
Принципиальным шагом в развитии системы<Кактус>стало создание системы<Квант>для управления мягкой посадки на Луну автоматических станций серии<Луна>, создававшихся в НПО имени С.А. Лавочкина. Система штатно отработала в 1970 — 1976 годах, обеспечив доставку на поверхность Луны радиоуправляемых аппаратов<Луноход-1>и<Луноход-2>, а на Землю — образцов лунного грунта.
Дальнейшее развитие фотонной техники привело к созданию принципиально новых типов высотомеров, дальномеров и координаторов для систем различного назначения. Ярким примером этого являются созданные в 1971 — 1979 годах измерительно-управляющие комплексы, основанные на работающих на прямом фотонном излучении дальномерах и угломерах. Это комплекс<Вектор-ТК>для управления тесным строем морских кораблей, системы ручной стыковки космических аппаратов<Арс>. На этих же физических принципах были основаны и системы контроля количества топлива в баках ракетно-космических и авиационных аппаратов, их массового расхода и фазового состава (системы<Уровень>,<Дуск>и<Иней>), аналогичные системы для нефтедобывающей промышленности (системы<Пульсар>и<Фактор>), всепогодные и не подверженные влиянию помех системы охраны территорий и особо важных объектов (системы<Гранит>и<Периметр>).
С 1972 года начались разработки систем дистанционного измерения плотности воздушной среды по интенсивности обратно отраженного от нее фотонного излучения. Эти системы, работая через обшивку летательного аппарата, позволяют определять параметрическую высоту (как альтернатива барометрическим высотомерам), в том числе на сверхзвуковых скоростях через окружающий аппарат возмущенный поверхностный слой, воздушную скорость и угловое положение. В 1985 году такая система<Акация>, созданная по заказу НПО<Молния>, успешно прошла летные испытания, а в 1991 году была включена в контур управления ракеты-мишени.
Фотонные системы явились основой и для создания систем радиационного контроля и поиска источников ионизирующего излучения. Первая аппаратура такого рода была создана еще в начале 1970-х годов. Она устанавливалась на борту вертолета и предназначалась для поиска источников излучения. В 1980-х годах стала актуальной задача поиска гамма-источников с борта движущегося наземного транспортного средства. Эта задача была успешно решена разработкой системы<Изъятие>. Одновременно был создан комплекс аэро-гамма-разведки<Зефир-М>, который позволял осуществлять поиск локальных источников с борта летательного аппарата, определять мощность экспозиционной дозы и строить карты изодоз.
На основе накопленного научно-технического задела в 1990-х годах была решена задача радиационного контроля больших территорий. В этот период была разработана автоматизированная система радиационной разведки, в состав которой вошла аппаратура аэро-гамма-разведки, мобильные наземные средства поиска с системой спутниковой навигации. Эта система оказалась чрезвычайно востребованной в последнее время.
Существенным достижением в 1997 — 1999 годах является разработка и внедрение аппаратного комплекса радиационного контроля нового поколения для крупнейшего в Восточной Европе Финско-российского таможенного перехода<Торфяновка>. В состав комплекса входят приборы как стационарного исполнения, так и портативные, носимые.
Успешное освоение технологии проектирования систем фотонной техники и высокая репутация разработок института в немалой степени способствовали началу разработки бортовых систем, требовавших использования иных физических принципов, чем применявшиеся до этого. К таким системам относятся созданные в 1980-х годах системы жизнеобеспечения и контроля герметичности космических аппаратов, управления бортовой энергетикой, системы магнитной навигации, спасения информации с терпящих бедствие летательных аппаратов и маркировки места аварии и другие.
Так возникла оригинальная школа бортового приборостроения, отличительной особенностью которой стало использование новых физических принципов решения поставленной задачи. Логичным следствием такого подхода стал весьма редкий для инженерной практики высокий научный уровень разработок с широким привлечением крупных отечественных ученых по всем аспектам проводимых работ.
В 1977 — 1985 годах в рамках работ по специальному приборостроению были созданы и введены в состав космических кораблей и орбитальных комплексов<Салют>и<Мир>системы контроля герметичности<Дюза>,<Аргус>и позднее —<Камера>.
Не менее важными стали проведенные работы по созданию аппаратуры для измерения параметров разреженной атмосферы на внешней поверхности космических аппаратов. Это серия приборов —<Альфа-1М>, ДВЛС,<Индикатор>. Данная аппаратура прошла успешную апробацию на орбитальных станциях<Салют>и<Мир>. Результаты этих работ позволили более эффективно решать вопросы обеспечения жизнедеятельности на отечественных космических аппаратах, уточнить физическую и математическую модели их собственной воздушной атмосферы и внешней атмосферы, что является важной задачей при проведении научных исследований в космосе. Данную аппаратуру предполагается использовать на борту Международной космической станции.
В 1990-х годах в институте продолжались работы по созданию унифицированных модульных систем управления энергоресурсами длительнолетающих космических аппаратов. В 1999 году был разработан новый штатный образец счетчика ампер-часов САЧ-6 для систем энергообеспечения космических аппаратов типа 11Ф695 и 11Ф660, а в апреле того же года был создан опытный образец переносного индикатора мест разгерметизации космических объектов в условиях открытого космоса для Международной космической станции. В 2000 — 2001 годах был предложен принцип модульного подхода при создании систем обеспечения безопасности экипажа орбитальных станций нового поколения с учетом разработанного комплекса контроля герметичности.
Другим важным научно-техническим направлением деятельности института, вошедшим в его название, стала робототехника. Первые исследования и разработки в этой области относятся к 1960 — 1980 годам, когда были созданы системы супервизорного управления манипуляторов подводных аппаратов (<Краб-02>,<Манта-02>,<Катран>,<Палтус>и других) по телевизионному каналу. В системе управления были применены первые отечественные электронно-вычислительные машины, разработанные в конструкторском бюро ЛНПО<Светлана>. Начиная с этих работ институт стал одним из лидеров в нашей стране этого бурно взявшего старт нового научно-технического направления.
Однако основной научный вклад института в этой области — это предложенный, обоснованный и впервые реализованный в ЦНИИ РТК принцип модульного построения средств робототехники. В настоящее время он признан во всем мире и широко используется большинством ведущих фирм — производителей роботов.
Используя этот принцип, в ЦНИИ РТК были разработаны система электромеханических модулей, система аппаратных модулей управления и соответствующая модульная система программного обеспечения.
В институте были созданы как сложные и совершенные роботы специального назначения, так и массовые промышленные роботы. Ответственным применением и проверкой эффективности созданной системы модулей стало их использование при ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС. Наличие ранее отработанных основных компонентов роботов в виде конструктивно и функционально унифицированных модулей позволило ЦНИИ РТК за два месяца разработать, изготовить и поставить на станцию 15 роботов различного назначения. С их помощью была обследована площадь в 15 тысяч квадратных метров и очищено от радиоактивного мусора 4 тысячи квадратных метров помещений, кровли здания и территории станции. В работах по ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС приняли участие около 200 сотрудников ЦНИИ РТК.
Наиболее сложной и объемной прикладной разработкой по робототехнике было создание в 1983 — 1994 годах системы бортовых манипуляторов (СБМ) для космического корабля<Буран>. Для проведения экспериментальных исследований потребовалось создать уникальный динамический стенд, имитирующий невесомость. Для этого была построена башня высотой около 80 метров и внутренним диаметром 30 метров, ставшая символом ЦНИИ РТК. В настоящее время этот стенд является основным отечественным стендом для экспериментальных исследований средств космической робототехники и других близких им космических систем.
В последующие годы научно-техническая концепция создания и применения средств робототехники для экстремальных условий получила дальнейшее развитие. С 1992 года ЦНИИ РТК является головной организацией программы Министерства образования Российской Федерации<Экстремальная робототехника>и ежегодно проводит конференции под таким же названием. Эти мероприятия стали основным местом регулярных встреч отечественных робототехников.
Значительным результатом последних лет в области экстремальной робототехники является разработка дистанционно управляемых мобильных комплексов для поиска, обнаружения и изъятия или уничтожения опасных объектов — робота-антитеррориста и робота-разведчика. Робот-антитеррорист нашел применение в подразделениях Федеральной службы безопасности Санкт-Петербурга и Северо-Западного федерального округа. Робот-разведчик, предназначенный для поиска и эвакуации источников ионизирующего излучения, по соглашению с Центром проведения спасательных операций особого риска Министерства по чрезвычайным ситуациям России находится в состоянии постоянной готовности для применения в ситуациях, связанным с радиоактивным заражением местности. Так, в июле 2000 года этот робот был использован в специальной операции по обследованию и ликвидации очагов радиоактивного заражения в городе Грозный (Чечня).
В рамках этого направления разрабатываются высокоточные привода с использованием эффекта памяти формы и на их основе легкие манипуляторы и силовые элементы роботов.
Продолжаются работы по космической робототехнике. По программе Международного научно-технического центра ведется работа по созданию космической робототехнической системы, изготовлен и прошел испытания действующий образец нового поколения модульных манипуляторов для обслуживания орбитальных станций.
С 1995 года начались исследования в области развития принципов биоморфного управления роботами, а с начала 2000 года получили дальнейшее развитие работы по мини- и микроробототехнике, проводимые в кооперации с ведущими отечественными и зарубежными предприятиями и организациями.
В начале 1990-х годов в институте возникло новое научно-техническое направление — лазерные технологии. Создана научная школа, работы которой заложили физические основы лазерных технологических процессов. ЦНИИ РТК стал головной организацией по программе Министерства образования России<Лазерные технологии>. Совместно с кафедрой и Центром лазерных технологий СПбГПУ проводятся теоретические и экспериментальные исследования физико-химических процессов взаимодействия лазерного излучения с веществом, разрабатываются физические основы использования лазерного излучения для технологических и специальных примесей, создаются математические модели лазерных технологических процессов, а также разрабатываются и производятся лазерные технологические комплексы (С.Г.Горный, В.А. Лопота, Ю.Т. Сухов, Г.А. Туричин). Важнейшими прикладными работами являются разработки высокопроизводительных технологических процессов лазерной маркировки и клеймения материалов, направленные на совершенствование технологических процессов обработки материалов и повышения их эффективности путем создания аппаратных и программных средств контроля, оптимизации, прогнозирования и управления. Для решения указанных задач разработаны методы и средства обеспечения качества технологического процесса лазерной маркировки, разработаны технические требования к оптическим схемам резонаторов лазерных установок.
В рамках международной программы<Лазер-2000>и программы Преобразований стран Восточной Европы сложилась прочная научно-техническая кооперация с ведущими зарубежными фирмами, университетами и институтами. Это, в частности, институт лазерной техники Северного Рейн-Вестфальского технического университета (г. Аахен), Бременский институт прикладных оптических исследований (г. Бремен), фирма<Рофин синар>(г. Гамбург), фирма<Юркка оптоэлектроникс>(г. Родгау).
В связи с развитием глобальных компьютерных сетей с 1993 года в ЦНИИ РТК возникло еще одно научно-техническое направление деятельности, получившее название<Теленетика>и включающее в себя разработку теории, методов исследования и расчета информационных процессов в компьютерных сетях и управления ими (В.С.Заборовский, В.А. Лопота). В институте разработаны и прошли сертификационные испытания многофункциональные сетевые процессоры, выполняющий функции сетевого экрана и используемый для управления и защиты данных в высокоскоростных компьютерных сетях. В октябре 1997 года во время работы Международного аэрокосмического салона в итальянском городе Турин специалистами ЦНИИ РТК был проведен уникальный эксперимент по телеуправлению установленным на стенде института космическим манипулятором в реальном масштабе времени. Этот опыт продемонстрировал достижения института в области создания высокоскоростных технологий обработки и передачи информации в телекоммуникационных сетях.
Новые направления исследований в области телематики были начаты в 2000 году в связи с необходимостью решения в реальном масштабе времени широкого класса задач защиты информации и анализа сетевых потоков. Результатом этих исследований стали новые типы кластеров параллельных вычислений на базе сетевых процессоров — кластеры информационной безопасности, позволяющие наряду с увеличением быстродействия существенно повысить надежность функционирования информационной инфраструктуры за счет резервирования основных ресурсов и масштабирования сетевой производительности. Новый класс разработанных сетевых устройств использует высоконадежную операционную систему и может применяться для решения широкого класса задач защиты и анализа данных в высокоскоростных компьютерных сетях. Так, в частности, по техническому заданию Государственного таможенного комитета на базе созданных сетевых процессоров разработан и прошел сертификацию межсетевой экран ССПТ. Это запатентованное в России и за рубежом устройство обладает повышенной надежностью, эффективными средствами кластеризации своих ресурсов и уникальными возможностями по сокрытию своего расположения в сети, что делает его не уязвимым для сетевых атак и несанкционированных действий.
Специальный класс сетевых процессоров — анализаторы трафика позволяют на строго научной основе проводить сетевые измерения и исследования сложных динамических процессов в компьютерных сетях. В совокупности с межсетевыми экранами и серверами виртуальных сетей эти устройства образуют конвейер информационной безопасности, который обеспечивает исчерпывающую аутентификацию и идентификацию сетевых транзакций, гарантируя высокий уровень защиты и надежное управление потоками данных в высокоскоростных компьютерных сетях.
Необходимость широкомасштабного внедрения на российских предприятиях современных информационных технологий с целью обеспечения высокого научно-технического уровня и качества продукции, сокращения сроков вывода изделий на рынок и сокращения затрат на всех стадиях их жизненного цикла определила создание в ЦНИИ РТК с 2001 года нового научно-технического направления-<Информационная интеграция и системная поддержка жизненного цикла продукции (ИПИ /CALS- технологий)>(А.В.Архипов, В.Д. Котенев, В.А. Лопота). Основные аспекты этого направления — развитие методологических основ, методической и нормативной базы ИПИ-технологий, развитие важнейших составляющих ИПИ-технологий в процессе реализации пилотных проектов по внедрению информационных технологий на предприятиях. В ЦНИИ РТК создан аппаратно-программный комплекс, на котором проводятся исследования интегрированной информационной среды (ИИС) предприятий, методик интеграции программных систем, формирующих ИИС предприятий, выпускающих сложную наукоемкую продукцию.
По основной тематике ЦНИИ РТК подготовлены шесть докторских и десятки кандидатских диссертаций, характерной особенностью которых является доведение научных результатов до реализации в виде освоенных промышленностью технических систем.
Особое место в деятельности ЦНИИ РТК занимает учебная работа. Это обусловлено, прежде всего, теми специфическими задачами, которые решаются в стенах института. Вначале была организована система повышения квалификации принимаемых на работу молодых специалистов, а затем была организована работа со студентами СПбГПУ на базе специально созданного для этого Межвузовского учебно-научного центра, объединившего четыре кафедры —<Робототехника и техническая кибернетика>(заведующий Е.И. Юревич),<Телематика>(заведующий В.С. Заборовский),<Мехатроника>(заведующий В.И. Юдин) и<Интегрированные компьютерные технологии в промышленности>(заведующий А.В. Архипов) с их учебными лабораториями, семью филиалами других кафедр Политехнического университета и отделом аспирантуры. С 1984 года при непосредственном участии ЦНИИ РТК в стране начат выпуск инженеров по робототехнике. В 1997 году были созданы учебно-научные лаборатории в основных тематических отделах института. В этих лабораториях студенты проходят практику, выполняют курсовые и выпускные проекты, ведут научно-исследовательскую работу, а на старших курсах работают в должностях техников, инженеров и научных работников. Кроме того, здесь же ведут научные исследования и выполняют разработки преподаватели и ученые СПбГПУ и других вузов. Это дает возможность молодежи участвовать в проведении исследований и разработок ЦНИИ РТК. Уникальная научно-производственная и испытательная база института и тесная связь его специалистов с учебным процессом СПбГПУ расширяет кругозор и повышает творческую активность молодых людей, создает питательную среду, способствует сохранению и увеличению интеллектуального потенциала отечественной науки.
