Специалисты знают, что космические аппараты имеют множество особенностей, исключающих принятые в земных условиях методы проектирования и создания осветительных установок. С середины 60-х годов ХХ века решением проблем освещения наших летательных аппаратов занимался ВНИСИ (Всесоюзный научно-исследовательский светотехнический институт им. С.И. Вавилова) — многолетний научный партнер МСК «БЛ ГРУПП». Институт участвовал во всех космических программах СССР и России.
Исследователи, конструкторы, испытатели, инженеры ВНИСИ создали множество уникальных осветительных приборов для наружного, внутреннего иВ специального освещения, многие изВ которых доВ сих пор используются наВ орбите. Все советские иВ российские пилотируемые корабли, орбитальные станции («Союз», «Салют», «Мир», «Буран», модули МКС) были оборудованы созданными иВ изготовленными воВ ВНИСИ светильниками иВ светосигнальными приборами.
Цена света наВ орбите
Орбитальные полеты выявили множество специфических проблем, которые пришлось решать специалистам поВ светотехнике. Во-первых, из-за невесомости космонавты могут работать вВ самых невероятных положениях, поэтому приборы иВ оборудование располагаются наВ всех доступных местахВ — наВ полу, стенах иВ даже наВ потолке. ТоВ есть «рабочей плоскостью» является фактически вся внутренняя поверхность корабля или станции.
Во-вторых, космонавтам приходится постоянно наблюдать заВ приборами внутри станции иВ заВ наружной обстановкой через иллюминатор. При этом перепад яркостей внутри иВ снаружи, как наВ солнечной, так иВ наВ теневой части орбиты, составляет несколько порядков. ТоВ есть глаза из-за неизбежной частой переадаптации испытывают колоссальную нагрузку.
В-третьих, источниками электроэнергии служат солнечные батареи иВ аккумуляторы, дающие постоянное иВ кВ томуВ же нестабильное напряжение. Поэтому для люминесцентных ламп (ЛЛ) необходимы преобразователи, аВ для ламп накаливания (ЛН)В — стабилизаторы. Кроме того, невесомость исключает конвекционный отвод тепла для охлаждения световых приборов, что также должно учитываться при создании осветительных установок.
Есть иВ проблема высокой стоимости электроэнергии отВ солнечных батарей иВ вывода наВ орбиту полезного груза. ВВ том числе из-за этого освещенность рабочих поверхностей наВ первых пилотируемых аппаратах была порядка всего 30В лк, тоВ есть наВ уровне подсобных помещений.
Как удивили американцев
Начиная сВ «Салюта-3», выведенного наВ орбиту вВ 1974В году, все осветительное оборудование для космических аппаратов полностью проектировалось, изготавливалось иВ совершенствовалось воВ ВНИСИ. Разработки специалистов института сделали вВ прямом смысле слова пребывание наВ корабле светлее иВ комфортнее.
ВВ 1975 году наВ корабле «Союз-19», созданном для советско-американской космической программы «СоюзВ — Аполлон», уже были качественно улучшенные условия освещения. Специально для этой программы вВ короткий срок были разработаны светильники рабочего иВ местного освещения СД1-5М иВ СД1-6В с U-образной амальгамной люминесцентной лампой мощностью 8В Вт. При этом СД1-6 был первым вВ мире орбитальным светильником сВ регулируемым световым потоком. Освещенность рабочих мест наВ корабле составляла около 200В лк иВ могла плавно снижаться космонавтами вВ зависимости отВ характера выполняемой работы. Для черно-белых съемок освещенность достигала 100В лк, для цветныхВ — около 300В лк, что обеспечивало вполне приемлемое качество репортажей. ПоВ просьбе телевизионщиков были использованы лампы цветности ЛДЦ, обеспечивающие лучшее качество цветопередачи.
Тогдашний руководитель ведущей лаборатории ВНИСИ поВ космической тематике Л.П. Варфоломеев рассказывает, что освещение «Союза» вызвало уВ приехавших вВ Звездный Городок наВ тренировки американских астронавтов настоящее потрясение. Освещение «Аполлона» тогда было значительно хуже, аВ оВ возможности регулирования светильников они даже неВ подозревали. Приборы ВНИСИ показали высокую надежность иВ удобство воВ время полетов иВ многолетней работы наВ станциях «Салют», «Мир» иВ МКС.
КВ началу 80-х годов инженеры иВ конструкторы ВНИСИ при участии специалистов изВ ИМБП, ГОИ, ИКМ, КБВ общего машиностроения, ВНИИТЭ совершили качественный прорыв. Благодаря специально созданным вВ институте установкам, имитирующим условия наВ орбите, вВ ходе масштабных экспериментальных НИР были разработаны еще более совершенные лампы ЛБ8-4 иВ ЛДЦ-8 иВ под них светильники СД1-7, СПР-1 иВ СР-2. Эти приборы нового поколения доВ сих пор служат основными источниками света наВ борту российских модулей МКС. ПоВ светотехническим иВ эксплуатационным параметрам они доВ сих пор остаются наВ уровне лучших мировых образцов. Добавим, что специально для работы вВ труднодоступных местах был разработан светильник СГ2-7, который также использовался при выходе вВ открытый космос.
Репортаж наВ спуске
Телерепортажи изВ спускаемых аппаратов могут обеспечить только лампы накаливанияВ — внутри очень тесно, при этом необходим высокий уровень освещенности. Для программы «СоюзВ — Аполлон» воВ ВНИСИ был разработан светильник СГ2-9В с галогенной лампой накаливания КГМ27-27 мощностью 27В Вт. Позднее онВ был модифицирован вВ СГ2-14, летавший наВ многих советских иВ российских «Союзах».
Благодаря специальному отражателю светильник создает равномерную освещенность около 300В лк вВ круге метрового диаметра иВ обеспечивает высокое качество съемки. Четыре светильника включались через один общий блок питания, стабилизирующий бортовое напряжение.
Позже для обеспечения телерепортажей иВ кинофотосъемок наВ борту станции «Мир» специалисты ВНИСИ создали стационарный СР-2 иВ переносной СПР-1В с шестью лампами поВ 8В Вт. Всего наВ станции было четыре переносных светильника, которые могли легко крепиться вВ любом месте как наВ кронштейнах, так иВ сВ помощью «липучек». Это позволяло космонавтам ихВ использовать вВ труднодоступных местах, где требовалось дополнительное освещение. СоВ временем иВ для съемок, иВ для рабочего освещения был разработан универсальный светильник СР-3В с тремя съемными блоками.
Заменитель солнца
ВНИСИ вВ партнерстве сВ Институтом медико-биологических проблем РАН удалось избавить космонавтов отВ так называемого солнечного голодания. Внутрь орбитальных станций фактически неВ попадает естественный солнечный свет, поэтому ихВ обитатели нуждаются вВ компенсации нехватки витаминаВ D3, который синтезируется вВ организме под воздействием ультрафиолетового излучения. Как показали первые длительные полеты, этот витамин практически неВ усваивается сВ пищей или вВ виде таблеток, что приводит кВ вымыванию кальция изВ костей.
Для решения этой проблемы были созданы приборы БУФВ — бортовые ультрафиолетовые облучатели. Первый был доставлен наВ борт станции «Салют-7», находившейся наВ орбите сВ 1982 поВ 1991В год. ВВ БУФ, установленный над тренажером «беговая дорожка», был встроен таймер, позволяющий регулировать время работы вВ диапазоне отВ 5В доВ 45В минут. Подобный облучатель работал иВ наВ борту станции «Мир». Кроме того, сВ помощью бактерицидной лампы ДБВ 8В ультрафиолетовое излучение использовалось для обеззараживания воды.
Космическая оранжерея
Эксперименты поВ выращиванию растений вВ условиях невесомости начались вВ 1974В году. Первая установка для культивирования растений под названием «Оазис» тестировалась наВ борту орбитальной станции «Салют-4». Для освещения растений использовался светильник СД1-4В с двумя люминесцентными лампами поВ 4В Вт. ПоВ отзыву Юрия Артюхина, «Оазис» был самым светлым местом, иВ обитатели орбитальной станции проводили около него значительную часть свободного времени.
Внимание: идет стыковка!
ВоВ ВНИСИ создавали прожекторы, которые использовались наВ всех модификациях кораблей типа «Союз» для ручной стыковки корабля иВ станции. Первым вВ 70-х годах был разработан прожектор сми 3-3В с галогенной лампой накаливания КГМ27-100, имеющей рекордную для этого типа ламп световую отдачуВ — 33В лм/Вт. Однако из-за большого разброса бортового напряжения иВ его значительного падения наВ проводах лампы часто наблюдалось ухудшение светотехнических параметров прожектора.
Для устранения этого недостатка вВ конце 80-х годов был разработан осветительный комплекс СМИ-4В с импульсным стабилизатором иВ новыми лампами КГМ12-100, созданными вВ НИИ источников светаВ им. А.Н. Лодыгина. Комплекс имеет три прожектора: два сВ углом рассеяния 4°В для освещения стыковочного узла иВ один сВ углом 20°В для общего освещения станции. При стыковке работает один изВ «четырехградусных» прожекторов, аВ другой остается вВ резерве иВ включается автоматически при отказе первого. Это обеспечивает исключительную надежность комплекса. ЗаВ многолетнюю историю его использования неВ было ниВ одного случая отказа основного прожектора.
ВоВ ВНИСИ также были разработаны иВ выпускались несколько типов габаритных иВ сигнальных огней-маяков для космических аппаратов.
ОтВ «Бурана» доВ Марса
Специалисты ВНИСИ участвовали вВ амбициозной космической программе «ЭнергияВ — Буран». Для освещения погрузочно-разгрузочной площадки многоразового транспортного корабля был создан светильник СГ2-12В с галогенной лампой накаливания. Выбор типа источника света был обусловлен невозможностью работы разрядных ламп вВ заданном интервале температурВ — отВ минус 150 доВ плюс 150В градусов, аВ светодиодов вВ теВ годы еще неВ было. ВВ итоге вВ светильнике использована лампа КГСМ27-40 мощностью 40В Вт. Поскольку бортовое напряжение имеет широкий разброс, светильник включался через стабилизатор. Сегодня вВ институте можно увидеть макет фары «Бурана», совершившего свой первый иВ единственный космический полет.
СВ 2006 года ВНИСИ привлекли кВ работам поВ проведению наземного эксперимента, имитирующего полет иВ высадку наВ Марс. ВВ рамках проекта «Перспектива» институт создал осветительные приборы для помещений наземного экспериментального комплекса. ВВ 2008-2011 годах вВ рамках программы «Марс-500» силами ВНИСИ проведена НИР поВ исследованию влияния искусственной световой среды обитаемых космических аппаратов наВ психофизиологическое состояние членов экипажа, ихВ умственную иВ физическую работоспособность.
Испытания наВ Земле
СВ интенсивным развитием космических технологий вВ конце 60-х годов ВНИСИ была поручена разработка специальных устройств, позволяющих изучать воздействие наВ летательные аппараты солнечного излучения вне земной атмосферы.
ВВ середине 80-х ВНИСИ создал иВ запустил крупнейший вВ Европе имитатор солнечного излучения диаметром 6В метров, высотой 22В метра иВ мощностью более 5000В кВт. ВВ нем использовались 84В разработанные вВ институте самые мощные вВ мире дуговые ксеноновые лампы.
Слово эксперту
Илья Эпельфельд, заслуженный конструкторВ РФ, участник разработок ВНИСИ поВ космическим программам сВ 1968-го поВ 2000-е годы
—В Участие вВ космических программахВ — это славная страница вВ истории нашего института. НоВ это была иВ очень сложная, ответственная работа, кВ томуВ же сВ высокой степенью секретности. ВВ институте находились представители заказчика, выдвигавшие жесткие требования поВ срокам иВ качеству работы. Если конструкция неВ обеспечивала необходимую прочность иВ надежность, тоВ приходилось буквально ночи напролет заниматься устранением недостатков. АВ уВ нас ведь никогда неВ было гарантии успеха, поскольку вВ ходе испытаний приходилось иметь дело сВ экстремальными параметрами температурных иВ механических воздействий.
Если отвечать наВ вопрос, какие разработки тогда стали самыми сложными, тоВ можно сказать так: абсолютно все. Множество задач приходилось решать поВ внутреннему освещению. НеВ менее сложным было создание светового малогабаритного излучателя. Это прожектор, трехглазая фара, которая обеспечивала визуальное наблюдение вВ процессе ручной стыковки. МыВ тогда очень долго неВ могли выйти наВ заданные параметры. НоВ вВ итоге добились успехаВ — иВ теперь вправе гордиться, что нашим конструкторам иВ инженерам все это удалось.
Ссылка на оригинал -В https://www.trud.ru/article/16-04-2021/1401951_svet_pod_zvezdnym_nebom.html
