Задачи обеспечения управления автоматическими космическими аппаратами

Рассмотрение задач управления также основано на указанных выше КА научного назначения. Организация управления такими КА имеет общие особенности и специфические требования конкретного КА.

К общим особенностям необходимо отнести то, что каждый КА имеет свою уникальную целевую функцию, связанную с исследованиями космического пространства. Требования к целевой функции определяют одна или несколько организаций, входящих в структуру РАН. К общим особенностям можно также отнести принципы организации управления, сформировавшиеся и применявшиеся в НПОЛ на протяжении ряда лет обеспечения полетов поколениями космических аппаратов научного назначения. Общей особенностью является ответственность РКС за тракт «Земля-Борт», учитывая головную роль данной организации, как в разработке наземных систем, так и бортового радиокомплекса. Еще одной общей особенностью является непременное участие ИПМ в полном цикле, баллистического сопровождения полетов КА, включая обработку траекторных измерений, расчет траектории полета КА и формирование параметров коррекции орбиты.

Общие принципы организации управления, применяемые в НПОЛ, рассмотрены в разделе 4.

Конкретные требования к обеспечению управления каждым аппаратом вытекают в первую очередь из различного состава научной аппаратуры и различных научных задача каждого из космических аппаратов. Эти требования приводят к различной реализации и самой служебной платформы КА и к различным баллистическим схемам экспедиции.

Как уже говорилось выше, отличия относятся к следующим системам:

-система энергоснабжения КА (зависит от баллистической схемы, требований к составу бортовых служебных систем, энергозатрат на организацию канала «Земля-Борт» и полезной нагрузки КА);

-система обеспечения теплового режима и терморегулирования;

-система ориентации КА (строится с учетом требований полезной нагрузки и баллистической схемы экспедиции);

-система бортового радиокомплекса;

-система электроавтоматики.

Степень конкретных различий одного КА от другого зависит от степени отличия целевых задач экспедиции. Поскольку отдельные приборы и системы всегда повторно используются, если это не противоречит задачам экспедиции, то реальное отличие одного КА от другого варьируется от 25 до 70 процентов (в пересчете на повторно используемые приборы и системы).

Следствием данных отличий является необходимость разрабатывать для каждого КА новую программу летно-конструкторских испытаний. Более того, КА, предназначенные для научных исследований практически никогда не выходят из этапа летных комплексных испытаний (ЛКИ) на этап опытной или штатной эксплуатации, потому что завершение программы ЛКИ совпадает с завершением реализации целей экспедиции.

Обобщая вышесказанное, сформулируем основную задачу управления автоматическим КА научного назначения следующим образом:

Задачей управления и баллистического обеспечения полета КА является обеспечение выполнения программы летно-конструкторских испытаний, содержащей подзадачи реализации целевой функции экспедиции.

 

Методы унификации баллистического, аппаратурного обеспечения и методов дистанционного управления полетом поколений автоматических космических аппаратов

Анализируя предыдущие разделы, становится очевидным, что достижение высокой степени унификации наземных систем управления в первую очередь сдерживается невозможностью унификации автоматических КА, для которых работают наземные системы. Однако возможностей для создания подсистем многократного применения в системах наземного обеспечения гораздо больше.

 

Баллистическое обеспечение

Унификация баллистического обеспечения достигается, в основном, за счет интернационализации и стандартизации структур данных, используемых в задачах баллистических расчетов. Основой для стандартизации является инструментарий PDS (Planetary Data System), развиваемый организациями США и свободно распространяемый по всему миру. Специфическими остаются только методы обработки траекторных измерений, которые зависят от характеристик наземных станций и бортовых радиокомплексов. Однако и в этом направлении проводится активная международная деятельность по стандартизации, осуществляемая в рамках комитетов CCSDS. Учитывая наличие в свободном доступе большого количества стандартных программ для проведения всевозможных баллистических расчетов, создание системы баллистического обеспечения для конкретного КА постепенно становится процессом компиляции стандартных данных и программ с настройкой на наборы конкретных параметров, определяемых баллистической схемой и техническими характеристиками КА.

 

Аппаратурное обеспечение

Аппаратурное обеспечение наземных систем состоит из трех основных составляющих:

- технические средства центров управления полетом и баллистических центров;

- технические средства информационных каналов связи;

- технические средства наземных станций.

Оборудование центров управления полетом и автоматизации каналов связи обеспечивается стандартными вычислительными средствами. Значительные усилия по унификации данных технических средств предприняты в последнее время Роскосмосом в рамках программы ГосНАКУ.

Сложнее обеспечивается стандартизация средств наземного радиотехнического комплекса (НРТК). В международной практике в последние годы приняты наборы стандартов для наземных станций. Этим стандартам должны соответствовать вновь разрабатываемые космические аппараты, поскольку считается, что наземные станции должны обеспечивать работу по многим космическим экспедициям в режиме разделения времени. Практика РКС не совсем следует международным стандартам, что приводит к необходимости разработки или доработки средств НРТК под каждый новый космический аппарат. В результате сложилась напряженная ситуация с обеспечением наземными станциями космических аппаратов научного назначения. В первую очередь не обеспечены необходимым образом средствами наземных станций программы исследования дальнего космоса и полетов к Луне. НПОЛ подготовило предложения по созданию на базе существующих наземных станций средств НРТК, которые обеспечили бы проведение программы лунных исследований, запланированной к реализации с 2013 года.