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.
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. —…
Космодром — это оборудованная в инженерном отношении территория, на которой размещены функционально увязанные между собой сооружения и технические средства, обеспечивающие прием с заводов-изготовителей и хранение элементов ракетно-космической техники, подготовку средств выведения и космических аппаратов и их пуск. При использовании многоразовых средств выведения на космодроме могут быть созданы ремонтно-профилактические позиции для обеспечения послеполетного обслуживания этих средств….
При создании космических средств (на этапах задания требований, изготовления космических средств, строительства объектов космической инфраструктуры,летных испытаний) должна создаваться и соответствующая им система эксплуатации. На заре создания и эксплуатации космической техники система эксплуатации не разрабатывалась каждый главный конструктор под создаваемую технику закладывал свою нормативную базу эксплуатации. Это предопределяло неупорядоченное функционирование системы эксплуатации космических средств (СЭ КСр)…
Носителями тяжелого класса из числа зарубежных стран располагают США, страны Европейского космического агентства (ЕКА) и Япония. Первые тяжелые носители были созданы американцами в 1964-1967 гг. для обеспечения лунной программы Apollo. Самый мощный из них Saturn-5 позволял выводить на околоземную орбиту высотой 500 км полезный груз массой около 120 т. С завершением программ Apollo и Skylab…
Китай эксплуатирует КА военного и двойного применения для связи, метеообеспечения, ДЗЗ, а также запускает экспериментальные КА, в том числе военные. Для управления этими КА предназначен многопунктный, организационно единый НКУ, эксплуатируемый Китайским объединением по запускам, слежению, телеметрии и управлению КА. Это объединение подчинено Комитету по оборонной науке, технике и оборонной промышленности (КОНТОП) Госсовета. В состав НКУ…
В конце 1970-х гг. в нашей стране и в США было начато решение задачи по разработке и развертыванию глобальных навигационных систем ГЛОНАСС и Navstar. B составе которых должны были функционировать 24 полноразмерных КА (21 основной + 3 резервных). Существенное увеличение числа КА в системе значительно усложнило решение задачи развертывания в установленные сроки. В 1990-е гг….
Важнейшей составной частью системы средств выведения являются разгонные блоки (РБ), называемые также межорбитальными буксирами. Разгонные блоки обеспечивают перемещение выводимых полезных грузов с орбиты на орбиту или направление их на отлетные и межпланетные траектории. Для этого РБ должны иметь возможность выполнять один или несколько маневров, связанных с изменением скорости полета, для чего в каждом случае предполагается…