Как управлять космическими аппаратами кратко
Обновлено: 05.07.2024
Как только космический корабль или орбитальная станция отделяются от последней ступени ракеты, выносящей их в космос, они становятся объектами работы для специалистов в Центре управления полетом.
Главный зал управления — просторное помещение, уставленное рядами пультов, за которыми разместились специалисты, — поражает сосредоточенной тишиной. Нарушает ее лишь голос оператора, ведущего связь с космонавтами. Вся передняя стена зала занята тремя экранами и несколькими цифровыми табло. На самом большом, центральном экране — красочная карта мира. Синей синусоидой пролегла на ней дорога космонавтов — так выглядит развернутая на плоскости проекция орбиты космического корабля. Медленно движется по синей линии красная точка — корабль на орбите. На правом и левом экранах видим телевизионное изображение космонавтов, перечень основных операций, выполняемых в космосе, параметры орбиты, планы работы экипажа на ближайшее время. Над экранами светятся цифры. Они показывают московское время и время на борту корабля, номер очередного витка, сутки полета, время очередного сеанса связи с экипажем.
ЭВМ разных моделей составляют в Центре целый вычислительный комплекс. Они сортируют информацию, оценивают достоверность каждого измерения, обрабатывают и анализируют телеметрические показатели (см. Телемеханика). Каждую секунду в Центре выполняются миллионы математических операций, и каждые 3 секунды ЭВМ обновляют информацию на пультах.
В Главном зале находятся люди, принимающие непосредственное участие в управлении полетом. Это руководители полета и отдельных групп специалистов. В других помещениях Центра работают так называемые группы поддержки. Они планируют полет, находят наилучшие пути для выполнения принятых решений, консультируют сидящих в зале. В группы поддержки входят специалисты по баллистике, конструкторы различных систем космического аппарата, врачи и психологи, ученые, разработавшие научную программу полета, представители командно-измерительного комплекса и поисково-спасательной службы, а также люди, организующие досуг космонавтов, готовящие для них музыкальные передачи, радиовстречи с семьями, известными деятелями науки и культуры.
Центр управления не только руководит деятельностью экипажа, следит за функционированием систем и агрегатов космических аппаратов, но и координирует работу многочисленных наземных и корабельных станций слежения.
Зачем нужно много станций связи с космосом? Дело в том, что каждая станция может поддерживать связь с летящим космическим кораблем очень недолго, так как корабль быстро выходит из зоны радиовидимости данной станции. А между тем объем информации, которой обмениваются через станции слежения корабль и Центр управления полетом, очень велик.
На любом космическом аппарате установлены сотни датчиков. Они измеряют температуру и давление, скорости и ускорения, напряжения и вибрацию в отдельных узлах конструкции. Регулярно измеряются несколько сотен параметров, характеризующих состояние бортовых систем. Датчики преобразуют значения тысяч различных показателей в электрические сигналы, которые затем по радио автоматически передаются на Землю.
Когда космические аппараты проходят над станциями слежения, определяются параметры их орбит и траекторий. Но в это время напряженно работают не только радиопередатчики корабля или спутника, но и их радиоприемники. Они принимают многочисленные команды с Земли, из Центра управления. По этим командам включаются или выключаются различные системы и механизмы космического аппарата, изменяются программы их работы.
Представим себе, как работает станция слежения.
В небе над станцией слежения появляется и медленно движется маленькая звездочка. Плавно вращаясь, следит за ней многотонная чаша приемной антенны. Еще одна антенна — передающая — установлена в нескольких километрах отсюда: на таком расстоянии передатчики уже не мешают приему сигналов из космоса. И так происходит на каждой следующей станции слежения.
Благодаря станциям слежения мы не только слышим, но и видим обитателей космического дома. Космонавты регулярно проводят телерепортажи, показывают землянам их планету, Луну, россыпи ярко сияющих на черном небе звезд.
Корабли серии "Союз", которым почти полвека назад сулили лунное будущее, так и не покинули околоземную орбиту, зато завоевали себе репутацию самого надежного пассажирского космического транспорта. Посмотрим же на них взглядом командира корабля.
Космический корабль "Союз-ТМА" состоит из приборно-агрегатного отсека (ПАО), спускаемого аппарата (СА) и бытового отсека (БО), причем СА занимает центральную часть корабля. Подобно тому как в авиалайнере во время взлета и набора высоты нам предписывают пристегнуть ремни и не покидать кресел, космонавты также обязаны на этапе выведения корабля на орбиту и маневра находиться в своих креслах, быть пристегнутыми и не снимать скафандров. После окончания маневра экипажу, состоящему из командира корабля, бортинжене-ра-1 и бортинженера-2, разрешается снять скафандры и переместиться в бытовой отсек, где можно поесть и сходить в туалет. Полет к МКС занимает около двух суток, возврат на Землю - 3-5 часов.
1. Стыковочный агрегат.
2. Спускаемый аппарат.
3. Переходный отсек.
4. Приборный отсек.
5. Агрегатный отсек.
6. Бытовой отсек.
7. Посадочный люк.
8. Оптический визир пилота.
Компоновочная схема корабля "Союз-ТМА-М"
Тренажерный комплекс "Союз-ТМА", находящийся в Центре подготовки космонавтов им. Гагарина (Звездный городок), включает в себя макет спускаемого аппарата и бытового отсека.
Тренажерный комплекс "Союз-ТМА"
УПРАВЛЕНИЕ "СОЮЗ-ТМА"
Система отображения информации (СОИ) в корабле "Союз-ТМА" носит название "Нептун-МЭ". В настоящее время существует более новая версия СОИ для так называемых цифровых "Союзов" - кораблей типа "Союз-ТМА-М". Однако изменения затронули в основном электронную начинку системы - в частности, аналоговая система телеметрии заменена на цифровую. В основном же преемственность "интерфейса" сохранена. Применяемая в "Союзе-ТМА" система отображения информации (СОИ) "Неп-тун-МЭ" относится к пятому поколению СОИ для кораблей серии "Союз".
Как известно, модификация "Союз-ТМА" создавалась специально под полеты к Международной космической станции, что предполагало участие астронавтов NASA с их более объемными скафандрами. Чтобы астронавты смогли пробираться через люк, соединяющий бытовой блок со спускаемым аппаратом, потребовалось уменьшить глубину и высоту пульта, естетвенно, при сохранении его полной функциональности. Проблема также состояла в том, что ряд приборных узлов, использовавшихся в предыдущих версиях СОИ, уже не мог быть произведен из-за дезинтеграции бывшей советской экономики и прекращения некоторых производств. Поэтому всю СОИ пришлось принципиально переработать. Центральным элементом СОИ корабля стал интегрированный пульт управления, аппаратно совместимый с компьютером типа IBM PC.
УПРАВЛЕНИЕ "СОЮЗ-ТМА"
1. Интегрированный пульт управления (ИнПУ). Всего на борту спускаемого аппарата два ИнПУ - один у командира корабля, второй у сидящего слева бортинженера-1.
2. Цифровая клавиатура для введения кодов (для навигации по дисплею ИнПУ).
3. Блок управления маркером (применяется для навигации по дисплею ИнПУ).
4. Блок электролюминесцентной индикации текущего состояния систем (ТС).
5. РПВ-1 и РПВ-2-ручные поворотные вентили. Они отвечают за наполнение магистралей кислородом из шаробаллонов, один из которых расположен в приборно-агрегатном отсеке.
6. Электропневмоклапан подачи кислорода при посадке.
7. Визир специальный космонавта (ВСК). Во время стыковки командир корабля смотрит на стыковочный узел и наблюдает за стыковкой корабля. Для передачи изображения применяется система зеркал, примерно такая же, как в перископе на подводной лодке.
8. Ручка управления движением (РУД). С ее помощью командир корабля управляет двигателями для придания "Союзу-ТМА" линейного (положительного или отрицательного) ускорения.
9. Ручкой управления ориентацией (РУО) командир корабля задает вращение "Союза-ТМА" вокруг центра масс.
10. Холодильно-сушильный агрегат (ХСА) выводит из корабля тепло и влагу, неизбежно накапливающиеся в воздухе ввиду присутствия на борту людей.
11. Тумблеры включения вентиляции скафандров при посадке.
12. Вольтметр.
13. Блок предохранителей.
14. Кнопка запуска консервации корабля после стыковки. Ресурс "Союза-ТМА" всего четверо суток, поэтому его надо беречь. После стыковки электропитание и вентиляция поставляются уже самой орбитальной станцией.
УПРАВЛЕНИЕ "СОЮЗ-ТМА"
Модифицированный транспортный пилотируемый корабль "Союз ТМА", создан на базе корабля "Союз ТМ" согласно межгосударственным соглашениям России и США и является составной частью комплекса орбитальной станции. Основным назначением транспортного пилотируемого корабля является обеспечение спасения основного экипажа станции и доставки специальных экспедиций посещения.
В процессе полета корабль выполняет следующие задачи:
1. Доставка на станцию экипажа экспедиции посещения численностью до трех человек и небольших сопутствующих грузов (научно-исследовательской аппаратуры, личных вещей космонавтов, ремонтного оборудования для станции и т.п.);
2. Постоянное дежурство корабля на станции в период ее пилотируемого полета в готовности к срочному спуску экипажа основной экспедиции на Землю в случае опасной ситуации на станции, заболевания или травмы космонавта и т.п. (функция корабля-спасателя);
3. Плановый спуск экипажа экспедиции посещения на Землю; состав экипажа корабля при доставке и возвращении может меняться на станции;
4. Возвращение на Землю, одновременно с экипажем, полезных грузов относительно небольшой массы и объема (результатов работы экспедиции на станции, личных вещей и др.);
5. Удаление отходов со станции в бытовом отсеке, сгорающем в атмосфере при спуске.
— комплекс специальных работ, направленных на эффективное выполнение программы полёта и решение целевых задач космическими аппаратами (КА). Управление космическими аппаратами обеспечивается с помощью средств автоматизированной системы управления космическим аппаратом в составе наземного и бортового комплексов управления. Планирование, координация работ и оперативное управление космическими аппаратами осуществляются группами управления и анализа работы аппаратуры космических аппаратов, размещёнными в центрах управления полётом. Наиболее распространённые способы управления: задание с Земли временной программы работы бортовой аппаратуры или управление космическим аппаратом разовыми командами. Передаваемая по радиоканалам управления программа работы запоминается на борту и затем отрабатывается по временным командам бортового синхронизирующего устройства. В перспективе с внедрением на космических аппаратах совершенных бортовых ЭВМ будут развиваться также координатные методы управления, при которых на борт космического аппарата закладывается в компактной матричной форме программа работы бортовой аппаратуры с привязкой процессов управления к параметрам орбиты. Далее функционирование космического аппарата осуществляется автономно с решением задач контроля и управления от бортового комплекса управления.
Литература: Смирнов Г.Д. Управление космическими аппаратами. М., 1978; Бебенин Г.Г., Скребушевский Б.С., Соколов Г.А. Системы управления полетом космических аппаратов. M , 1978.
В.Н.Медведев
разрешается снять скафандры и переместиться в бытовой отсек, где можно поесть и сходить в туалет. Полет к МКС занимает около 2 суток, возврат на Землю — 3−5 ч.
Чтобы астронавты смогли пробираться через люк, соединяющий бытовой блок со спускаемым аппаратом, потребовалось уменьшить глубину и высоту пульта, естественно, при сохранении его полной функциональности.
Проблема также состояла в том, что ряд приборных узлов, использовавшихся в предыдущих версиях СОИ, уже не мог быть произведен из-за дезинтеграции бывшей советской экономики и прекращения некоторых производств.
Космический пульт
1. Интегрированный пульт управления (ИнПУ). Всего на борту спускаемого аппарата 2 ИнПУ — один у командира корабля, второй у сидящего слева бортинженера-1.
2. Цифровая клавиатура для введения кодов (для навигации по дисплею ИнПУ).
3. Блок управления маркером (применяется для навигации по дисплею ИнПУ).
4. Блок электролюминесцентной индикации текущего состояния систем (ТС).
5. РПВ-1 и РПВ-2 - ручные поворотные вентили. Они отвечают за наполнение магистралей кислородом из шаробаллонов, один из которых расположен в приборно-агрегатном отсеке, а другой — в самом спускаемом аппарате.
6. Электропневмоклапан подачи кислорода при посадке.
7. Визир специальный космонавта (ВСК). Во время стыковки командир корабля смотрит на стыковочный узел и наблюдает за стыковкой корабля. Для передачи изображения применяется система зеркал, примерно такая же, как в перископе на подводной лодке.
10. Холодильно-сушильный агрегат (ХСА) выводит из корабля тепло и влагу, неизбежно накапливающиеся в воздухе ввиду присутствия на борту людей.
11. Тумблеры включения вентиляции скафандров при посадке.
13. Блок предохранителей.
Читайте также: