Фотографии обложки журнала "Техника молодежи" №10, 1975г. и первой страницы статьи Бориса Смагина из этого журнала.
ВСТРЕЧИ НА ПЕРЕКРЕСТКЕ НАУК
А.М. Сасов
О том, что гениальные и великие ученые действительно велики и гениальны, читатель знает, прочитав бесчисленные публикации в газетах, биографических очерках и монографиях, из телевизионных программ и радиопередач. За этими эпитетами стоят действительно незаурядные личности. Но от среднестатистического человека их отличает только то, что им дано от Бога, может быть, чуть-чуть чего-то больше. Но самое главное это то, что у них всегда в сутках по 25 часов и этого времени все равно «маловатенько» было. У них «...Понедельник начинается в субботу, ...они приняли рабочую гипотезу, что счастье в непрерывном познании неизвестного и смысл жизни в том же... работать им интереснее, чем развлекаться...» (А.Н.Стругацкий, Б.Н.Стругацкий
"Понедельник начинается в субботу").
В этом то и заключается их великость и гениальность - титанический труд в течение всего периода осмысленной жизни. Не щука, случайно пойманная ленивым парнем в речной проруби и не пойманный дураком, ночной порой, конек-горбунок делали их супер талантливыми и сверх умными, а ежедневный, кропотливый и настойчивый труд, труд, труд, труд...
Скажи, кто твой друг и я скажу кто ты. Развивая этот прописной тезис далее, можно сформулировать и другую истину: назови того, кто ставит перед тобой задачи, и я скажу, на что ты способен. Где, в каких кабинетах размещался мозговой трест, который формулировал задачи для научных сотрудников Института космических исследований? Откуда черпали идеи сотрудники этого Института, формулируя Технические задания и научно обоснованные идеи для разработки научной космической аппаратуры? Ответ элементарно прост! В душах и головах энтузиастов и романтиков, работающих на всех этажах и уровнях иерархической административной и исполнительной лестницы ведущей в Космос.
При каждой встрече с родоначальниками ряда направлений Отечественной и мировой науки, приезжавших к нам в ОКБ ИКИ, в то недолгое время общения, вопросов и ответов удавалось увидеть в них людей и богов, богов и людей, которым доступно все! И страшные тайны, и забавные истории или анекдоты, рассказанные ими в свободную минуту и конкретные, четко сформулированные задачи. Но все-таки они оставались больше людьми, со всеми земными интересами. Первый небожитель отечественной науки, посетивший нашу новорожденную организацию, был президент Академии наук СССР, академик Мстислав Всеволодович Келдыш.
Следующим гостем, а точнее главным работодателем и непосредственным нашим руководителем, директор ИКИ академик Петров Георгий Иванович. Затем вице-президент АН СССР академик Владимир Александрович Котельников, председатель «Интеркосмоса» академик Петров Борис Николаевич и другие, написать то я написал, но не поворачивается язык произнести это слово «другие», ибо среди них и новый Президент АН СССР академик Александров Анатолий Петрович и……(лучше наставлю лишних точек). Приезжая озадачивали коллектив, знакомились с потенциальными возможностями производства, воодушевляли, контролировали, обещали, высматривали новые техпроцессы и удачные конструкции узлов, но не помню, чтобы грозили.
Иногда засылали своих эмиссаров для более детального ознакомления с конструкцией или технологией, а то и просто просили руководство ОКБ ИКИ изготовить уникальные узлы, иногда в количестве гораздо большем, чем мы изготавливали их для своих нужд.
В заключение этого монолога скажу, что наши интеллектуальные и технические возможности соответствовали научным и практическим запросам наших высокопоставленных руководителей и работодателей.
Все фирмы космического приборостроения, независимо от того к какому Министерству или ведомству они принадлежали, прошли тот же путь, что и ОКБ ИКИ АН СССР. У кого-то только было чуть лучше с оборудованием, кто-то не знал проблем с расходуемыми материалами, у кого-то было не меряно производственных площадей, но все в равной степени были преданы идее Нашего Космоса. Другие почтовые и географические координаты Предприятий, другие фамилии конструкторов и технологов, другое назначение космических приборов и аппаратуры, но история развития, история становления одна. Мы интегрировано росли вместе с Отечественной Наукой и Промышленностью.
У меня сохранился номер одного из самых популярных журналов того времени «Техника молодежи», № 10 за 1975 год, который был посвящен двухсот пятидесятилетию АН СССР. А в этом номере большая статья о нашей глубоко засекреченной фирме. Ее я привожу полностью, чтобы передать дух той эпохи, эпохи молодости не только нашего поколения, но и эпохи молодости космической приборостроительной отрасли.
***
АКАДЕМИИ НАУК СССР – 250 ЛЕТ
КОСМОС НАЧИНАЕТСЯ НА ЗЕМЛЕ
Борис Смагин, наш спецкор.
«Разговор о святая святых космических исследований - о приборах начался в кабинете директора Института космических исследований АН СССР академика Роальда Сагдеева. Вот что сказал он нашему корреспонденту.
- Космические исследования не только абсолютно новый раздел науки. Работы, которые приходится проводить в космосе, зачастую за сотни миллионов километров от Земли, предъявили такие жесткие и своеобразные требования к технике приборостроения, что вполне можно говорить о рождении совершенно новых ее отраслей.
Необходимость автономной деятельности приборов, путешествующих в бескрайних просторах Галактики, их неразрывная связь с Землей и земными наблюдателями, суровые ограничения в весе, объеме и потребляемой мощности и в тоже время высочайшая надежность – вот основа космической техники и ее подводные камни.
Нашему институту оказывают огромную помощь промышленные приборостроительные организации. Но многими научными достижениями в космосе мы обязаны первоклассным приборам, разработанным и созданным коллективом Особого конструкторского бюро нашего института.
-Что вы, - смущенно ответили конструкторы, когда я передал им слова Р.Сагдеева. – Мы просто рабочие высокой квалификации, не более того.
В одном они правы – работают в ОКБ инженеры-рабочие, так как грань между разработчиком и исполнителем полностью стерлась. Они едины в двух лицах. И разговоры их удивительно совпадали, демонстрируя общность мышления – залог успеха научного коллектива!
ИТАК, ГОВОРИТ КОНСТРУКТОР
- Каждый новый прибор, с которым мы имеем дело, практически уникален. Нам приходится осваивать новые технологические процессы, использовать новейшие достижения науки и техники, все время, оставаясь в жестких рамках тех чрезвычайно трудных условий, в которых суждено действовать нашим «выпускникам».
Ведь увеличение веса какого-нибудь прибора всего лишь на килограмм влечет за собой утяжеление всей конструкции самолета!
Для ракет ситуация еще сложнее: на килограмм лишнего груза ракета должна ответить еще более существенной прибавкой.
Но не только вес и объем приборов лимитируются условиями космических полетов. Космические аппараты, как правило, вырабатывают электроэнергию в незначительных количествах.
И мы гордимся тем, что одними из первых в стране добились того, что удельный объем наших приборов всегда меньше одного литра, при массе не более одного килограмма, а потребляемая мощность – один ватт и даже меньше.
И эти параметры мы порой должны втиснуть приборы многоцелевые, сложные, задачи которых удивительно разносторонни. А в ближайшем будущем аппаратура, изготовленная в строгом соответствии с формулой «трех единиц», станет уже анахронизмом, так как космос потребует еще более жестких ограничений.
Выручает микроэлектроника. Без нее мы бы просто погибли…
-Это, конечно, преувеличение, - сказал мне разработчик. – Хотя доля истины тут есть. По сути дела, ситуация, в которую нас ставят конструкторы, вынуждает прибегать к все более изощренной радиотехнике в ее схемной части, где все решает технология…
После краткого экскурса в историю разработки радиотехнической космической аппаратуры началась лекция о современной технологии микрорадиоэлектроники с «практическими демонстрациями». В качестве экспоната «докладчик» предъявил маленький изящный значок – наверняка мечта коллекционеров и в то же время наиболее совершенный вид продукции современной технологии.
-Последнее изделие! Гляньте – двенадцать прецизионных резисторов на одной подложке! - Надежность практически единица, мощность – 0,12 ватта, точность 0,1%!!! (Предел удивления – ведь еще недавно разброс в один процент по отношению к номиналу для сопротивлений считался верхом совершенства. А тут в десять раз лучше.) По сравнению с миниатюрными сопротивлениями MЛT той же мощности легче в 12 раз. И то во многом за счет подложки, так как масса самих резисторов ничтожно мала.
-Как же это достигается? - Чаще всего изготовляем сами. Подробности спросите у технологов. -Да, почти все делаем сами, - подтверждает технолог. – Конечно, часть интегральных схем получаем от смежников, но многое родилось в этих стенах от идеи, возникшей у разработчика, до готового узла, прошедшего целый комплекс специальных испытаний.
Вначале по техническому заданию выполняем комплект чертежей отдельных элементов радиосхемы. После этого выбираем метод, с помощью которого будет изготовлен, скажем, тонкопленочный резистор. Допустим, выбран наиболее популярный в наше время метод прилегающих масок – фотолитография.
Сначала напыляем несколько слоев различных материалов, создавая специфический бисквит, состоящий из алюминия, кремния, нихрома. Затем фотохимическим способом наносим рисунок - часть схемы. После проявления выбираем травитель, действующий только на первый слой. Это вещество удаляет материал верхнего слоя за исключением скрытого под рисунком. Первая операция закончена. Затем технологи опять наносят фотоэмульсию и точно таким же образом получают рисунок на материале второго слоя. Снова экспонируют, травят и так далее.
Так в одном объеме, связанные электрически, появляются полупроводниковые лампы, емкости и сопротивления (резисторы). Их габариты минимальны, они абсолютно надежны, так как защищены корпусом и обходятся лишь внутренними связями.
Как это делается, можете посмотреть сами.
РЕПОРТАЖ ИЗ «ХИРУРГИЧЕСКОЙ КЛИНИКИ» РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Образцом стерильности всегда считают хирургическую клинику. Специальная обувь и одежда, высокие потолки, идеальная чистота, кондиционеры, уловители пыли и тому подобный антураж описан тысячекратно. Но здесь, в цехе, где рождаются микросхемы, сравнение с клиникой было встречено дружным смехом.
-В тех условиях, мы просто не сможем работать, - сказали мне. – Чтобы наши схемы были надежными, воздух надо очистить на два порядка, то есть в сто раз лучше, чем в хваленой Вами клинике. А температура и влажность вообще не имеют права изменяться! Приведем одну лишь цифру, чтобы вам все стало ясно. В литре воздуха обычного помещения содержится до 200000 пылинок. А по нашим требованиям число их не должно превышать 1500!
После этого предисловия я понимаю, что с обычными мерками здесь подходить нельзя. И уже не удивляюсь, что воздух этой сверхстерильной комнаты еще и тщательно отделен от того, который находится внутри камер, где совершается таинство микротехнологии.
Операциями, в результате которых появляется на свет одна маленькая схемка, заняты двадцать два человека (двадцать одна девушка и один мужчина). Я стараюсь не мешать им и в то же время хочу увидеть как можно больше, и потому чувствую себя несколько стесненно. Но, к счастью, вскоре убеждаюсь, что все люди так увлечены делом, что не замечают никого и ничего вокруг.
За работой мастера своего дела, все равно хирург это или стеклодув, всегда интересно следить. Существует какое-то особое изящество и элегантность в тех неторопливых, уверенных движениях, что проделывают руки мастера.
Вот многослойная заготовка, которой суждено в дальнейшем стать основой интегральной схемы, появляется в первом боксе. Сразу же ее захватывает вакуумная присоска. Включен красный свет, закрутилась центрифуга, и капля фоторезиста растекается по поверхности металла. Толщина пленки задана вязкостью жидкости, скоростью и временем вращения. Весь технологический процесс идет под командой реле времени.
Наконец, первая операция окончена. Заготовка поступает в камеру инфракрасной сушки. Затем следует очередная команда реле времени, и изделие через шлюз попадает в следующий блок. Здесь накладывается фотошаблон, и, опять-таки сообразуясь с командой вездесущего реле времени, вступает в действие ультрафиолетовая засветка. Один миг – и «снимок» готов!
В дополнение следуют обычные фотооперации – проявление, когда внутри герметичной установки заготовка вращается, подвергаясь равномерному действию проявителя, потом дубление, которое обычные фотографы называют закреплением. За дублением идет термодубление – им занимаются инфракрасные лучи, нагревая поверхность заготовки до 150 С. После этой операции фотослою уже ничего не страшно. Даже всемогущая плавиковая кислота, перед которой пасуют драгоценные металлы, ничего не в состоянии сделать.
Но остатки первого слоя, не защищенные пленкой фоторезиста, необходимо удалить. Их травят химическими смесями, промывают водой. После сушки подложка, где появился первый рисунок, отходит на исходную позицию. Пора позаботится о следующем слое, который ждет своей очереди.
Второй рисунок необходимо совместить с первым, для этого на заготовке есть опорно-реперные точки, а совмещение происходит с помощью микроскопа.
На одной подложке обычно помещается несколько различных по назначению резисторных соединений. Их расчленяют, вклеивают в корпус, а микросварщицы «разводят» с помощью золотой проволоки в 20-30 микрон толщиной. И вот, когда матрица практически готова, наступает кульминация. На этой стадии работа всех, кто действовал раньше, может быть зачеркнута одним движением руки техника, задача которого именуется «подгонкой номинала».
Единственный мужчина в смене, Колесник Б.М., вооружен лазером, тончайший луч которого испаряет любые металлы, даже самые тугоплавкие.
Подгон номинала во всех отношениях самая ответственная операция. Величина полученного сопротивления – резистора имеет право отличаться от заданного значения не более чем на одну десятую процента. Иначе брак!
Настройщик, так он именуется в штатном расписании, подсоединяет к очередному резистору сверхточный измерительный прибор – прецизионный мост, прикидывая, сколько ударов лазера ему потребуется, чтобы подогнать сопротивление к номиналу. И вот работа началась. Вспышка, удар лазерного луча, и тысячная доля сопротивления пропала, испарилась, ушла в пространство.
Один, другой, третий резисторы подвергаются этой ювелирной операции. Мне показалось, что минимум час или два занимался настройщик своей лазерной хирургией, но прошло лишь пятнадцать минут, отведенных графиком. А затем он встал, отодвинул стул и приступил к физкультурным упражнениям, что, однако, ни у кого в комнате не вызвало удивления (кроме меня, конечно!).
-Это что же, входит в его обязанности? – спрашиваю я.
-Да, - отвечают мне без тени улыбки. – Даже белее того, невыполнение рабочим этого пункта графика рассматривается администрацией как серьезное нарушение трудовой дисциплины со всеми вытекающими из этого последствиями. Да и комплекс упражнений специально разработан для настройщика с полным и всесторонним учетом профессиональных особенностей его деятельности. Пятнадцать минут работы, несколько минут физических упражнений, после которых небольшой отдых. Иначе нельзя.
Тем временем передышка кончилась, и настройщик снова сел на свое место, намечая очередную жертву для лазерного удара. А по воздушному конвейеру, переходя от одного бокса к другому, неторопливо движутся многослойные металлические заготовки, которым предстоит стать частью сложнейших приборов.
Сколько их прошло в ОКБ, трудно сосчитать. И каждая последующая работа всегда оказывалась хитрее, умнее и прихотливее предыдущей. Но побед было много. И шумных, о которых писала пресса, и тихих, ведомых лишь узкому кругу специалистов. Последняя победа общеизвестна. Экипаж «Салюта-4» благополучно приземлился, закончив свою многодневную и многотрудную научную работу. «Спектр» и «Эмиссия» - два вида исследований, два комплекта приборов, вызвавших наибольший интерес ученых и доставивших самые тяжелые испытания разработчикам и конструкторам.
В. Самойленко, ведущий инженер ОКБ ИКИ. – Для аэрофизики и аэронавтики необходимо знать спектральный состав многочисленных частиц, составляющих верхнюю атмосферу Земли, подробности их столкновения со спутниками и космическими кораблями.
Заключался эксперимент, названный «Спектр», в том, что особое устройство, закрепленное на орбитальной станции, захватывало атмосферные частицы, формировало из них достаточный плотный пучок, который затем бомбардировал мишень. Приборы должны были фиксировать все особенности частиц струи, отраженных от мишеней различных составов. Тут были и металлы, и пластики и всевозможные виды покрытий, применяемые для космических кораблей.
Учитывая плотность рабочего дня космонавтов, нам предстояло максимально автоматизировать весь ход эксперимента. И наш «космический робот» оправдал все возложенные на него надежды. В обязанности космонавтов входило только подать питание на аппаратуру, включить магнитофон для записи информации на магнитную ленту, а по окончании эксперимента снять и упаковать ее. Все остальное прибор делал сам.
Другой эксперимент станции «Салют-4», также связанный с изучением верхних слоев атмосферы, носил название «Эмиссия». И снова совместная работа. Исполнители – космонавты «Салюта-4». Научные идеи – ученые ИКИ. Конструкторы – инженеры ОКБ.
Среди них один из самых молодых сотрудников – Султан Табалдыев. Он немногословен, умеет изъясняться четко и лаконично, как и подобает инженеру, занятому делом, где на учете каждое мгновение.
Научные цели эксперимента «Эмиссия» иные. Верхняя атмосфера Земли хотя и сильно разрежена, но с точки зрения науки весьма «горяча», так как молекулы и другие частицы, ее составляющие, разогреты до значительных температур. Самый надежный метод измерения температур – спектральный по свечению основного газа верхней атмосферы – кислорода. Самое удобное место для измерений – космос.
Работа аппаратуры основана на том, что излучение каждого вещества занимает в спектре узкие линии (одну или несколько в зависимости от вида элемента). Но поскольку атомы находятся в беспорядочном движении, их линии свечения смещаются, образуя полосы. Чем выше температура атомов, тем шире линия.
Изменения можно зарегистрировать с помощью интерферометра. Это две кварцевые пластинки с полупрозрачными покрытиями. Луч света (свечение атомов), проходя через пластинки, многократно отражается от покрытия и проецируется на экран. На экране появляются темные и светлые концентрические окружности, результат сложения световых волн. Ширина получившихся колец строго соответствует температуре газа.
Прежде всего, нас лимитировала необходимость идеальной точности в размещении пластин интерферометра. От разработчиков требовалось установить пластины с точностью до одного микрона, причем в дальнейшем надо было фиксировать доли микрона при относительном перемещении пластин (таковы условия эксперимента). Поэтому при юстировке прибора пришлось прибегать к помощи лазерных лучей. Затем настала очередь радиоэлектроники.
Из десятка предложенных нам заводами-изготовителями мы отобрали пару фотоумножителей. На этом и закончились наши внешние связи. Все остальное – питание фотоумножителей и генератор высоковольтного напряжения – мы разрабатывали сами. Положение осложнилось тем, что электрический ток на выходе фотоумножителей был поистине ничтожен, достигая всего лишь сотых долей наноампера (наноампер – 10-9 ампера).
Это наложило существенные ограничения на всю аппаратуру, поскольку при таких малых токах сильно сказывается сопротивление изоляции. Короче говоря, хлопот было много. Эксперименты «Спектр» и «Эмиссия» прошли успешно! Конструкторы этих приборов поработали на славу. Но работа продолжается. Появляются новые схемы. И самое интересное всегда впереди».
***
Мой небольшой комментарий к этой статье, написан в январе 2015 года. С момента публикации этой статьи прошло сорок лет. Описываемое в журнале Предприятие было глубоко засекречено, ни каких намеков на его географическое местонахождение. С уровня современной технологии, базирующейся на новых материалах и колоссальном практическом опыте, многое описанное в статье кажется несколько по детски наивное. Нет, ни примитивным! Ни в коем случае! На тот момент это была вершина развития Отечественной электроники и радиотехники. В лексиконе репортеров и журналистов еще не устоялась терминология полупроводниковых приборов.
Зная, что функции транзисторов и диодов аналогичны радиолампам, в своих публикациях они частенько не видели между ними разницы. Поэтому в приведенной статье «Космос начинается на земле» журналист использовал такой термин как «полупроводниковые лампы», то есть это не опечатка. Надо отметить, что автору журнальной статьи удалось передать чувства гордости за свою работу, уверенности в своих силах сотрудников Предприятия, и творческую атмосферу передового рубежа науки своего времени.
Фотографии, которые были напечатаны в этой статье, выполнил наш сотрудник, ведущий инженер Ячник Вячеслав Ярославович. Корреспондент журнала «Техника молодежи» Смагин Б., писавший эту статью, в нашем присутствии клятвенно заверил Славу, что под фотографиями будет стоять фамилия Ячника В.Я.. Но, увы, не смог корреспондент удержаться от соблазна, всю статью оформил под своей фамилией. Слава собирался встретиться с корреспондентом в Москве и поговорить с ним. Не знаю, состоялась ли эта встреча, но пользуясь, случаем, я решил восстановить историческую справедливость.