Назначение и область применения наземного комплекса управления
Под наземным комплексом управления (НКУ) понимают совокупность наземных радиотехнических и вычислительных средств с соответствующим методическим и математическим обеспечением, предназначенных для управления полетом КА и контроля работы его бортовых систем. НКУ функционирует в период орбитального полета КА от момента отделения его от ракеты-носителя до прекращения активного существования. Основные целевые задачи НКУ могут быть сформулированы следующим образом: поддержание орбитальной структуры космической системы, управление и контроль выполнения динамических операций в космосе, управление функционированием бортовой аппаратуры КА, контроль и диагностика ее состояния, взаимодействие с комплексами, обеспечивающими целевое использование КА, а также со стартовым, полигонным измерительным и посадочными комплексами. Кроме того, при управлении пилотируемыми КА в задачи НКУ входит обеспечение телефонно-телеграфной и телевизионной связи между экипажем КА и наземными центрами.
В соответствии с решаемыми задачами выделяют следующие функциональные составляющие процесса управления КА:
-
командно-программное обеспечение;
-
навигационно-баллистическое обеспечение;
-
информационно-телеметрическое обеспечение.
Командно-программное обеспечение включает:
-
разработку долгосрочных и оперативных планов работы КА и технических средств НКУ;
-
формирование и передачу на борт КА командно-программной информации (КПИ) и получение квитанций о ее прохождении;
-
контроль выполнения программы полета КА по результатам анализа телеметрической и траекторной информации.
Исходными данными для планирования работы КА являются долгосрочная программа полета и заявки потребителей целевой информации, а также результаты текущего контроля работы бортовых систем по данным телеметрических измерений. Управление работой бортовых систем КА на заданном интервале времени реализуется пакетом командно-программных сообщений. Пакет включает как отдельные разовые команды, исполняемые на борту КА по мере их поступления,так и временные программы, записываемые в бортовое запоминающее устройство и обеспечивающие автономное функционирование КА вне зон радиовидимости средствами НКУ.
Навигационно-баллистическое обеспечение (НБО) полета включает следующие основные функциональные операции:
-
измерение текущих навигационных параметров (ИТНП) КА;
-
определение и прогнозирование параметров орбиты КА по результатам обработки данных ИТНП;
-
расчет исходных данных для выполнения коррекции орбиты с целью поддержания заданных параметров или маневров КА с целью перехода с одной орбиты на другую;
-
расчет баллистических данных, необходимых для работы средств НКУ и пунктов приема целевой информации с КА: интервалов радиовидимости КА наземными средствами, целеуказаний для наведения антенных систем и др.
Информационно-телеметрическое обеспечение включает следующие функциональные операции:
-
прием с борта КА, первичную обработку и регистрацию на наземных пунктах телеметрической (ТМ) информации;
-
передачу ТМ-информации в центр управления полетом (ЦУП) и центры обработки;
-
обработку ТМ-информации в ЦУПе и представление ее в виде, удобном для последующего анализа;
-
анализ ТМ-данных о состоянии и функционировании бортовых систем КА и медицинском состоянии экипажа (для пилотируемых КА).
Телеметрическая информация и результаты траекторных измерений являются исходными данными для оценки качества выполнения заданного технологического цикла управления КА. Пространственно разнесенная многоуровневая структура НКУ требует четкой организации и координации управления его техническими средствами.
Средства измерительных пунктов на основе исходной технологической информации (рабочие литеры частот бортовой аппаратуры, номера кодов командной информации, баллистические данные об орбите КА и т.п.) осуществляют поиск, захват сигнала с КА при входе его в зону радиовидимости и переход в режим устойчивого сопровождения для проведения информационного обмена и траекторных измерений. По окончании сеансов связи измерительные пункты выдают в ЦУП результаты выполнения программы работы средств измерительного пункта и характеристику качества принятой с КА информации.
Коммерческие средства дистанционного зондирования Земли из космоса только начинают свое развитие. Сельское хозяйство, региональное развитие, строительство, добывающая промышленность все шире используют данные ДЗЗ. Существующие космические средства ДЗЗ, такие как Spot, Landsat и т.п., не являются чисто коммерческими, несмотря на рыночные принципы распространения получаемой информации. Эти системы субсидируются государственными органами, так как на современном этапе их…
Национальный центр космических исследований КНЕС (CNES) ведет как гражданские, так и военные космические программы (во взаимодействии с МО). Создана военная система спутниковой связи Sirakus (1988 г.) на основе КА Telecom. С 1995 г. запускаются разведывательные КА Helios, созданные на базе КА Spot. Ведется разработка КА Helios-2 с участием других европейских стран. Продолжается эксплуатация КА ДЗЗ…
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…
Решение всей совокупности сложных конструкционных, схемотехнических и технологических задач при разработке, создании и эксплуатации космических средств невозможно без широкого развития и внедрения результатов космического материаловедения. При разработке космических средств требуются новые материалы, которые должны выдерживать нагрузки космических полетов (высокие температура и давление, вибрационные нагрузки на этапе выведения, низкие температуры космического пространства, глубокий вакуум, радиационное воздействие,…
В настоящее время все большее число государств приходит к пониманию важности использования космического пространства для решения задач национальной безопасности и социально-экономического прогресса и в связи с этим в тех или иных формах активизирует свою космическую деятельность. И хотя космический потенциал России позволяет говорить о ее полноправном месте в ряду ведущих космических держав, уже сегодня возникла…
Основу комплексов средств автоматизации (КСА) центров управления полетом КА и центров обработки информации, эксплуатируемых в НАКУ в 1990-х гг., составляли малопроизводительные вычислительные системы второго и третьего поколений, более 50 % которых многократно выработали установленный ресурс, устарел и морально и физически (ЭВМ серии СМ, М-222, ВК-2М45/46, “Эльбрус-1” и др.) Уровень автоматизации управления КА составлял 70-80%. Неудовлетворительное…
Космические средства выведения представляют собой сложные технические транспортные системы, предназначенные для доставки полезных нагрузок в космическое пространство на заданные орбиты. Все существующие космические средства выведения, а также средства, эксплуатация которых будет осуществляться в обозримой перспективе (25…30 лет), имеют в своей основе принцип реактивного движения. Первые сообщения о применении устройств, использующих этот принцип, появились в китайских…
Великобритания эксплуатирует военные КА связи Skynet, участвует в управлении КА связи НАТО. Великобритания считается крупнейшим в Европе (и вторым в мире) потребителем космической информации с разных КА многих стран и организаций. Результаты обработки данных (включая снимки с метео-КА и КА ДЗЗ), накопленные за ряд лет, могут использоваться в военных целях, например во время кризисных ситуаций….
Международное сотрудничество в области коммерческих космических программ в 1980-1990 гг. существенно расширилось. Вслед за организацией первых консорциумов Intelsat, Inmarsat последовало создание значительного числа всемирных и региональных систем и программ – Comsat, Landsat, Meteosat, Eutelsat, Panamsat, Asiasat, Iridium, GlobalStar и т.п. В 1998 г. начато создание Международной космической станции. Основные особенности этапа: значительное увеличение объема работ,…
Развитие средств выведения полезных грузов в космическое пространство (ракет-носителей) в нашей стране шло по нескольким направлениям. Первое направление, возникшее в 1957 г., связано с созданием ряда РН на базе межконтинентальной баллистической ракеты (МБР) Р-7. Эта МБР была разработана в знаменитом ОКБ-1 (с 1966 г. – Центральное конструкторское бюро экспериментального машиностроения (ЦКБЭМ), с 1974 г. –…