3.3 Средства обеспечения дистанционного управления полетом

Под дистанционным управлением полетом КА следует понимать средства и методы управления, базирующиеся на средствах центра управления полетом. Стандартизация процедур дистанционного управления разделяется на несколько задач:

• стандартизация программного обеспечения ЦУП;

• стандартизация технологии управления;

• подготовка автономного персонала ЦУП, обеспечивающего управление любым космическим аппаратом на стандартизованном программном обеспечении в стандартизованной технологии.

Первые две задачи достаточно успешно продвигаются по пути стандартизации. Текущим результатом этой работы является ЦУП НПОЛ, на аппаратно-программных средствах которого в настоящее время реализуется управление такими различными аппаратами, как «Электро-Л», «Спектр-Р» и разгонные блоки «Фрегат». Основные положения стандартной технологии управления подробно представлены в следующем разделе.

Из перечисленных задач наименее вероятной для достижения результата является последняя – подготовка автономного персонала, т.е. персонала, не участвующего непосредственно в создании самого космического аппарата, а обеспечивающего только функции управления.

Проблема заключается именно в уникальности задач каждого последующего аппарата, к которой добавляется нехватка времени и квалифицированных кадров. Учитывая сложность задач управления, можно предположить, что для подготовки персонала управления новым КА необходимо несколько месяцев. Такая подготовка может быть организована следующим образом: после окончания наземной отработки КА, перед отправкой на космодром проводятся курсы подготовки персонала управления, в которых участвуют разработчики КА и реальный космический аппарат или его технологический эквивалент. Учитывая новизну каждого аппарата, такой цикл подготовки необходимо проводить перед каждым запуском. Однако, включить в программу подготовки к запуску такой этап работ, высвободив для него основной контингент разработчиков, не представляется возможным. Поэтому разработчики КА, создаваемых в НПОЛ всегда формировали команду управления, который отвечал и за проведение этапа ЛКИ.

4. Основные положения традиционной технологии управления.

Материал этого раздела базируется в основном на работах [1], [2].

Наземно-космическая система. В общем случае, управление полетом целесообразно рассматривать как управление большой наземно-космической системой НКС, в которую входит космический сегмент в виде КА (или группы КА) и Земной сегмент (ЗС).

Как правило, КА делится на две основные части:

• служебный модуль (СМ) или космическая платформа;

• полезная нагрузка (ПН).

Средства ЗС и/или их режимы работы также могут быть разделены на взаимодействие с этими частями КА. Тем не менее, может существовать общая часть Земного сегмента, необходимая для работы с КА в целом. Во многом это определяется схемой построения бортовых систем СМ и ПН.

Командно-программный метод управления. Для управления полетом применяются как команды прямого действия (РК), направленные на непосредственное исполнение управляющих воздействий в бортовых системах в реальном времени, так и цифровые массивы (КПИ), закладываемые в память бортовых процессоров для обеспечения работы КА в автономном режиме полета. Последний режим может использоваться также для перепрограммирования режимов работы бортовых систем служебного модуля и полезной нагрузки (при необходимости).

Прогнозирование нештатных ситуаций. Постоянное прогнозирование возможных нештатных ситуаций и путей выхода из них с учетом бортовой диагностики и функционального резервирования с помощью бортовых и/или наземных средств.

Автоматизация и моделирование. Автоматизация типового цикла управления “планирование — реализация сеанса связи — анализ — планирование”. Автоматизация управления наземными радиотехническими средствами выдачи РК и КПИ, приема, обработки и отображения ТМИ, решения навигационных задач. Применение методов математического моделирования (а в отдельных случаях и физического) для исключения ошибок управления.

Сквозной процесс. Организация сквозного процесса “наземные испытания — управление полетом” для обеспечения надежной отработки бортового и наземного ПАО, преемственности аппаратных и программных комплексов испытаний и управления, подготовки специалистов и операторов, своевременной адаптации к возможным изменениям технических решений в бортовых системах.

Оптимизация информационных потоков. Комбинирование информационных потоков в контуре “Земля — КА — Земля” для оптимального разделения задач управления служебным модулем и полезной нагрузкой КА с получением максимально-возможной информации от полезной нагрузки при сохранении надежности управления.

Развитие режимов управления. Исторически в СССР и затем в России применяется сеансный режим управления полетом. Однако, в настоящее время для научных (в частности, астрофизических) КА намечаются тенденции использования режима “обсерватория”, т.е. непрерывных научных наблюдений с коррекцией программы исследований в реальном времени. Этот режим требует модернизации средств и методики управления.

Центр управления полетом. ЦУП создается на базе аппаратно-программных комплексов и инфраструктуры, обеспечивающих решение поставленных задач, с применением модульной архитектуры и сетевых решений, способности к модернизации в соответствии с постоянным развитием методики управления КА и средств обработки, хранения и передачи информации. Оптимальное сочетание централизации и децентрализации элементов ЦУП. Максимально-возможное применение стандартных устройств, базового программного обеспечения и средств обмена информацией для совместимости с международными сетями и минимизации стоимости.