Невероятно, но факт!
Главная / Космос / Обеспечение требуемого уровня надежности и безопасности Международной космической станции

Обеспечение требуемого уровня надежности и безопасности Международной космической станции

Впервые в истории ракетно-космической техники реализуется крупнейший международный проект – создание Международной космической станции. Ранее выполненные и реализуемые в настоящее время космические программы уступают проекту МКС по масштабу и объему задач, составу стран-участниц и организаций-соисполнителей, ответственности за решение вопросов надежности и безопасности в процессе создания и длительной эксплуатации МКС.

Вопросам обеспечения надежности и безопасности уделялось достаточное внимание во всех советских и американских пилотируемых программах: “Восток”, “Восход”, “Союз”, “Салют”, “Мир”, Mercury, Gemini, Apollo, Skylab, “Аполлон” – “Союз”, Space Shuttle.

Решение теоретических и практических вопросов обеспечения надежности и безопасности в отмеченных программах позволило накопить значительный опыт в России и США, который необходи-мо использовать для обеспечения надежности и безопасности в рамках международного проекта по созданию МКС.

Для обеспечения надежности и безопасности МКС особо важное значение имеют следующие вопросы:

  • разработка концепции обеспечения надежности и безопасности МКС;
  • обеспечение надежности средств выведения, используемых при создании МКС;
  • управление надежностью и безопасностью МКС на этапе эксплуатации.

Концепция обеспечения надежности и безопасности МКС должна определять:

  • требования к надежности и безопасности МКС в целом;
  • основные принципы обеспечения надежности и безопасности МКС;
  • требования к основным нормативным документам по надежности и безопасности МКС в целом;
  • требования к моделям, алгоритмам, программному обеспечению и методикам оценки и контроля надежности и безопасности МКС.

Проведем оценку технического риска реализации программы создания МКС в части средств выведения. В соответствии с третьей версией графика работ создания МКС в течение 1998-2003 гг. планировалось осуществить (в настоящее время принята пятая версия сборки МКС – Revision Е – на период 1998-2004 гг.):

  • 34 полета МТКК Shuttle (1 полет демонстрационный);
  • 52 пуска РН “Союз”;
  • 3 пуска РН “Протон-К”;
  • 4 пуска РН Н2 (один пуск демонстрационный);
  • 2 пуска РН Ariane-5 (один пуск демонстрационный).

Анализ предложенного плана пусков позволяет установить следующее:

  • осуществление в течение 6 лет 95 пусков РН и полетов МТКК Shuttle представляет собой сложную научно-техническую задачу, для успешного решения которой необходимо осуществить ряд дополнительных мероприятий по повышению надежности РН;
  • использование для создания МКС отработанных и обладающих достаточно высоким уровнем надежности МТКК Shuttle, РН “Протон-К” и “Союз” не вызывает сомнений;
  • использование РН Ariane-5 (из 8 пусков – одна авария, частично успешный пуск и шесть успешных пусков) и РН Н2 (две аварии из 8 пусков) не является, на наш взгляд, достаточно обоснованным.

Наибольшее влияние на итоговую вероятность решения задачи оказывает надежность РН “Союз” и МТКК Shuttle. Для решения задачи создания МКС на уровне надежности раз-вертывания Р = 0,7 требования к надежности РН и МТКК Shuttle должны быть установлены на уровне: РН “Союз” – 0,997 (0,987 -в случае допущения одного отказа); МТКК Shuttle – 0,996; РН “Протон-К” – 0,99; РН Н2 – 0,99; РН Ariane-5 – 0,99.

Тенденции изменения лучших серий успешных пусков РН "Союз"Оценим возможность обеспечения требуемых уровней надежности РН и МТКК Shuttle. Надежность РН “Союз” может быть охарактеризована оценкой 0,992, являющейся оценкой надежности РН по результатам последних 15 лет эксплуатации с учетом статистики пусков РН “Молния”. Потенциальная высокая надежность РН “Союз” (безотказная серия из 112 пусков на рис.) достаточна для успешного выполнения задачи по созданию МКС. Но для осуществления этой возможности необходимо разработать комплекс мероприятий по обеспечению стабильности качества и надежности РН.

Оценка надежности МТКК Shuttle по результатам эксплуатации составляет 0,989. Расчетная оценка последних лет – 0,995. МТКК является восстанавливаемым изделием, поэтому возможность обеспечения уровня надежности 0,996 представляется вполне реальной. Оценка надежности РН “Протон-К” в период 1993-1998 гг. составляет 0,98. РН “Протон-К” неоднократно демонстрирует успешные серии пусков более 25 (максимальное число 52). При принятии дополнительных мер по контролю качества образцов, используемых для МКС, можно обеспечить требуемый уровень надежности.

На основе изложенного выше можно сделать следующие выводы:

  1. Системный подход к оценке технического риска реализации программы создания МКС в части средств выведения позволил установить степень соответствия уровней надежности РН “Союз”, “Протон-К”, Н2, Ariane-5 и МТКК Shuttle системным требованиям.
  2. Для успешного выполнения задачи по созданию МКС должны быть установлены повышенные требования к надежности используемых средств выведения.
  3. Для всех средств выведения должны быть разработаны планы (программы) обеспечения надежности на этапе их использования при создании МКС. Мероприятия указанных планов должны быть прежде всего направлены на обеспечение качества используемой элементной базы, стабильности качества производства и повышение достоверности контроля технического состояния систем и агрегатов РН.

Аварии РН “Протон-К” в 1999 г. и существенные замечания по техническому состоянию кабельной сети МТКК Shuttle свидетельствуют об актуальности данных работ (Shuttle в 1999 г. встали на ремонт). Основой управления надежностью и безопасностью МКС на этапе эксплуатации должна быть автоматизированная система оценки технического состояния, прогноза надежности и безопасности МКС и ее основных модулей (АС “Прогноз”).

АС “Прогноз” должна обеспечивать оценку всей совокупности показателей технического состояния, надежности и безопасности МКС, с использованием которых принимаются решения по управлению эксплуатацией МКС.

Основные направления развития орбитальных средств

Новые технологии, носящие революционный характер, существенным образом повлияют на облик, характеристики и стоимостные показатели орбитальных средств XXI в. Эксперты выделяют следующие основные направления, определяющие разработки перспективных КА: Бортовая обработка, источники питания, средства связи. Новые принципы использования КА, заключающиеся в оплате потребителями услуг только тогда, когда они ими пользуются, повлекли за собой необходимость создания бортовых средств…

Многоразовые транспортные космические системы

В настоящее время в мире существует одна действующая многоразовая космическая система – американская Space Shuttle. Регулярные эксплуатационные запуски МТКС начались в ноябре 1982 г. По состоянию на 1 января 1999 г. осуществлено 93 полета, один из которых (двадцать пятый) завершился катастрофой МТКС с утратой орбитальной ступени (ОС) Challenger. МТКС Space Shuttle представляет собой двухступенчатую ракетную…

Обеспечение надежности перспективных средств выведения

В настоящее время в ведущих ракетно-космических странах мира проводятся интенсивные работы по созданию перспективных средств выведения. Позади длительный, сорокалетний (1957-1997 гг.) период создания ракет-носителей на основе боевых ракет. Значительное числомодификаций базовых моделей, разработанных в отмеченный период, созданы путем модернизации отдельных элементов РН в рамках установленных компоновочных схем. Эволюционный период совершенствования РН завершается, потенциальные возможности старых…

Обеспечение астероидной безопасности

Столкновение Земли даже с небольшими по земным представлениям небесными телами (диаметром от сотен метров до одного километра) может привести к серьезным экологическим последствиям, а при их больших размерах поставить человечество на грань исчезновения. Археологические исследования позволяют выдвинуть гипотезу о существовании подобных фактов в истории Земли. В этой связи обеспечение астероидной безопасности будет одной из важнейших…

Электроракетные двигатели

Практические работы над электроракетными двигателями, начатые в 1970-е гг., были связаны с ограниченными возможностями бортовых энергоустановок КА, максимальная электрическая мощность которых составляла около 1 кВт. Такой уровень мощности и предъявляемые к ЭРД требования обусловили целесообразность разработки стационарных плазменных двигателей (СПД) на основе холловского ускорителя плазмы с замкнутым дрейфом электронов. Первые образцы СПД были выполнены в…

Существующая структура наземных комплексов и средств управления КА

Для управления космическими аппаратами различного назначения в Российской Федерации в основном используется наземный автоматизированный комплекс управления Минобороны. Кроме того, для управления некоторыми КА научного и социально-экономического назначения, обеспечения полетов КА пилотируемых программ и управления коммерческими КА используются комплексы и средства Росавиакосмоса, а также комплексы и средства ряда других государственных ведомств и коммерческих организаций. НАКУ МО…

В заключении о космосе

Одновременная смена веков и тысячелетий – уникальный временной период,который характеризуется определяющими историческими поворотами в развитии человечества. Такова “магия” чисел. В это время подводятся итоги деятельности в областях знаний, определяющих прогресс человечества, и оцениваются перспективы их последующего развития. Не миновала сия участь и космонавтику. Бурное развитие космонавтики во второй половине XX в. значительно ускорило научно-технический прогресс….

Средства связи

В настоящее время рынок телекоммуникаций развивается весьма динамично – его объем в 1998 г. превысил 1 трлн дол. При этом объем космического сегмента рынка телекоммуникаций составил примерно 27 млрд дол., или 2,3 % от всего мирового рынка. Однако в течение 10 лет прогнозируется рост удельной доли космического сегмента до 6 %. Это означает, что среднегодовые…

Комплексы управления КА США

В США средства управления КА военного и двойного назначения эксплуатируют МО, НАСА и Управление по исследованию атмосферы и океанов НОАА (NOAA) Министерства торговли. В США формальное разделение космической программы на гражданскую и военную произошло в начале 1960-х гг. К 1964 г. сформировался НКУ военной навигационной системы Transit. С запуском первых разведывательных КА типа Samos и…

Достигнутый уровень долговечности КА зарубежных стран

Анализ развития РКТ зарубежных стран в течение 1970-1990-х гг. позволяет сделать следующие выводы. В США для КС связи и ретрансляции, навигации, системы раннего предупреждения о ракетном нападении и радиотехнической разведки созданы КА с расчетными сроками активного существования 7…10 лет (DSCS-2, DSCS-3, Leasat, Fleetsatcom, TDRSS, Navstar). Это позволяет развертывать космические системы в штатном составе на весь…

Все права защищены ©2006-2021. Перепечатка материалов с сайта возможна только с указанием ссылки на сайт – Невероятно, но факт!.
Email: hi@poznovatelno.ru. Карта сайта
 

Невероятно, но факт!