2) Главная оперативная группа управления (гогу): история создания и деятельности

оперативная группа управления (ГОГУ) ведет свою летопись с 12 апреля 1961 г. Успех пилотируемых космических полетов во многом зависит от организации их управления и самого оперативного управления. От умения и знаний большого коллектива людей, обязанных в кратчайшие сроки (на протяжении зоны видимости объекта наземными командно-измерительными пунктами) принимать безошибочные решения, зависит выполнение программы полета, тех задач, которые возложены на космический аппарат и экипаж. Специалисты, участвующие в управлении полетом космической станции, не имеют права на ошибку, так как за их спиной – труд больших коллективов многих предприятий. В руках этих людей уникальное изделие – космическая станция, стоимость которой очень велика. Все это предъявляет очень высокие требования к организации управления полетом космической станции, к личным качествам и профессиональной подготовке специалистов, умеющих быстро принимать правильные решения.

Полётом пилотируемого космического корабля (КК) «Восток» с Ю. А. Гагариным на борту с Байконура руководил С. П. Королёв вместе с группами поддержки, созданными из числа специалистов, принимавших участие в подготовке корабля к старту. Телеметрическая и траекторная информация передавалась в НИИ-4 (г. Болшево), обрабатывалась и результаты направлялись на Байконур.

Управление полётом следующих КК «Восток» было переведено в НИИ-4, где и размещался основной персонал, собранный из проектантов, радистов, баллистиков и разработчиков бортовых и наземных систем. Эти группы формировались непосредственно перед запуском каждого корабля, а после пуска специалисты возвращались к постоянному месту работы.

Для управления полётом КК, участвовавших в лунной программе, пилотируемых КК «Союз» и орбитальных станций было решено создать первый специализированный Центр управления полётом на НИП-16 (г. Евпатория).

В ЦКБЭМ в 1968 г. был создан специализированный комплекс управления полётом космических кораблей под руководством Я. И. Трегуба, куда удалось привлечь многих специалистов из различных подразделений этой организации. В ГОГУ входили как специалисты комплекса управления, так и других подразделений ЦКБЭМ – проектанты, конструкторы, разработчики бортовых систем, баллистики, – а также смежных организаций и специалистов командно-измерительного комплекса.

Представители комплекса управления, специалисты КИК составляли постоянную часть ГОГУ. Для специалистов других подразделений работа в ГОГУ носила временный характер, они выезжали в ЦУП-Е перед запуском, после окончания работ возвращались к своим прямым обязанностям в своих организациях. Была разработана первая структура основного органа службы – Главной оперативной группы управления, чья аббревиатура ГОГУ дожила до наших дней.

От пуска к пуску при выполнении штатных операций, через ошибки, нештатные ситуации шло накопление опыта, создание новых технологий, автоматизация процессов управления. ГОГУ постепенно становилась высокопрофессиональной службой.

Первая структура ГОГУ обладала рядом преимуществ и определёнными недостатками, была достаточно сложной. На её формирование значительное влияние оказали имевшие место межведомственные отношения между промышленностью и военными, принимавшими участие в лётно-конструкторских испытаниях космической техники.

В те времена такого понятия, как руководитель полёта, не было. Первым руководителем ГОГУ был генерал П. А. Агаджанов, Я. И. Трегуб был назначен техническим руководителем ГОГУ. Руководителями всех оперативных групп, входивших в состав ГОГУ, также были военные, а гражданские специалисты – техническими руководителями. Структура имела дуалистический характер, с недостаточно чётким распределением функций и ответственности между военными и гражданскими специалистами.

Причины и образование существующей ныне ГОГУ: в мае 1973 г. произошла серьёзная авария на третьей орбитальной станции «Салют». Причиной был отказ в капризной, недостаточно отработанной системе ионной ориентации, станция вошла в автоколебательный режим. Анализ замечания занял всё время короткого 10-ти минутного сеанса и команды на прекращение процесса ориентации, выданные в конце зоны видимости, на борт не прошли. Не хватило буквально несколько секунд. В результате, к началу следующего сеанса все запасы топлива двигательной установки станции были израсходованы, полёты экипажей на станцию были отменены.

По итогам длительного послеполётного анализа были проведены усовершенствования бортовых систем: в системе ориентации ионные датчики были заменены на тепловые инфракрасные датчики земной вертикали, баки с запасами топлива ДУ были разделены на две изолированные секции.

Серьёзной критике подверглась и структура ГОГУ, технология принятия решений и их реализации. В результате серьезных усовершенствований 11 октября 1973 г. была утверждена принципиально новая структура ГОГУ, согласно которой была введена должность руководителя полёта, единого ответственного за работу ГОГУ и всех служб, участвующих в обеспечении управления полётом: представителей ЦКБЭМ, ЦНИИМАШ, смежных организаций и КИК. Теперь это дата образования профессиональной Службы управления полётом.

Главными задачами ГОГУ являются: обеспечение безопасности экипажа, здоровья и необходимого уровня его работоспособности; выполнение программы полета станции; сохранение работоспособности бортовых систем и конструкции; оперативное взаимодействие с участвующими и привлекаемыми организациями и международными партнерами; принятие оперативных решений по выходу из нештатных ситуаций.

Перечисленными задачами определяются необходимые направления работ:

– оперативное управление модулями и КК, входящими в состав станции (эта работа выполняется непрерывно от сеанса связи к сеансу связи в течение суток и требует присутствия в ЦУПе персонала управления круглосуточно);

– подготовка документации и формирование решений (эта работа проводится в дневное время суток, в сменах по 8-12 часов за исключением случаев возникновения нештатных ситуаций, когда требуется присутствие в ЦУПе усиленных групп специалистов).

Для обеспечения круглосуточной работы в ГОГУ сформированы четыре смены оперативного управления, работающие по 25 часов (один час – на прием и сдачу смены) и по две смены в группах работающих по 12 часов.

Экипаж на борту КК работает строго по бортовой документации и в соответствии с радиограммами с Земли. Это и определяет его взаимодействие с персоналом ГОГУ. Качество работы экипажей влияет на работу персонала и наоборот.

Персоналом управления являются специалисты ГОГУ, непосредственно управляющие бортовыми системами КК и станций. Подготовленность персонала влияет на безопасность полета и надежность работы КК и станций. Существует специальная группа, выполняющая оценку действий персонала и осуществляющая т, в случае необходимости тренировки персонала управления.

Далее в докладе рассматриваются проблемы совместного управления международной космической станцией (МКС) и основные направления взаимодействия ЦУПов: совместное управление интегрированными системами МКС; организация и обеспечение полноценного информационного обмена между ЦУПами; принятие совместных решений по оперативным вопросам и взаимодействию с экипажем, как в штатных, так и в нештатных ситуациях; взаимодействие при планировании и разработке детальных планов полета и другой оперативной документации.

Различные принципы формирования и построения группы управления ЦУП в Хьюстоне и ЦУП в Москве, потребовали проведения совместных тренировок для отработки слаженных действий ЦУПов партнеров. Была разработана специальная программа тренировки персонала ЦУП-Х российскими специалистами. Рассмотрению подлежат следующие области деятельности: упреждающее планирование совместных интегрированных систем МКС; совместное управление интегрированными системами МКС; организация и обеспечение полноценного информационного обмена между ЦУПами; принятие совместных решений по оперативным вопросам и взаимодействию с экипажем, как в штатных, так и в нештатных ситуациях; взаимодействие при планировании и разработке STP, OSTP и другой оперативной документации.

БИЛЕТ №16

1. Станции слежения, как элемент НКУ.

1) Станции слежения (СС) предназначены для передачи командной, телефонной (ТЛФ), телевизионной (ТВ), уставочной и программной информации на КА; приема с КА ТМ, ТЛФ, ТВ и другой инфоpмaции, передаваемой по радио- и оптическим каналам связи; предварительной обработки информации, поступившей с КА, и ее передачи в ЦУП; измерения параметров движения КА (траекторные измерения) и проведения операций сверки времени.

По назначению станции слежения делят на станции связи с околоземными и межпланетными КА. Вторые отличаются от первых большей мощностью передающих устройств, более узконаправленными антеннами и более чувствительной приемной аппаратурой.

В состав НКУ входят две-три станции слежения связи с межпланетными КА, максимально разнесенные по долготе с целью обеспечения большего времени связи и обычно совмещаемые со станциями связи с околоземными КА. Объединение средств связи и измерений в пределах одной станции слежения позволяет получить значительную экономию средств на строительство и обслуживание.

В состав средств станции слежения входят:

комплекс антенн с устройствами наведения и автосопровождения;

приемопередающая аппаратура ТВ и ТЛФ радиолиний;

средства радиоконтроля орбиты;

вычислительный центр для расчета параметров орбиты КА, ведения прогноза сеансов связи с КА, расчета целеуказаний для наведения антенн и предварительной обработки поступающей с КА информации;

оборудование системы единого времени;

средства связи с ЦУП и другими станциями слежения (ТЛФ, ТВ и широкополосные каналы).

Большинство станций слежения оборудовано аппаратурой связи через спутники-ретрансляторы и специальными антеннами спутниковой связи.

Радиоконтроль орбиты КА проводится путем измерения дальности (Д) по времени прохождения запросного сигнала до КА и обратно с помощью тональных частот или фазовым методом, скорости изменения дальности с помощью эффекта Доплера, углового положения КА по углам поворота остронаправленных антенн, а также положения КА триангуляционным или интерферометри-ческим методом.

Два последних метода требуют участия в радиоконтроле орбиты КА двух или трех станций слежения, разнесенных на сотни и тысячи километров для создания приемлемой базы измерений.

Для снижения ошибок в определении положения КА антенны станций слежения привязываются к геодезической сети с ошибкой не больше нескольких метров.

Для расширения возможностей слежения в НКУ входят подвижные станции слежения на кораблях, автомобильных и железнодорожных платформах и самолетах, используемые в период сложных и ответственных полетных операций, как, например, совместный полет космических кораблей «Союз» и «Аполлон», при котором в дополнение к сети стационарных станции слежения были задействованы три корабельные станции слежения НКУ - «Авангард» (США), «Академик Сергей Королев» и «Космонавт Юрий Гагарин» (СССР), три самолетные станции слежения - две в Южной Африке, одна в Австралии и одна передвижная станция в Ньюфаундленде.

Средства связи НКУ предназначены для объединения всех элементов НКУ в единую информационную сеть и обеспечивают ретрансляцию командной, программной и уставочной информации, а также ТЛФ и ТВ сигналов из ЦУП на станции слежения; ТЛФ, ТВ, ТЛМ информации, получаемой с КА, со станций слежения в ЦУП; информации между ЦУП, моделирующими стендами и центрами обработки научной информации; служебной информации НКУ, необходимой для нормального функционирования контура управления.

Сеть связи НКУ включает управляющий центр, оборудованный специальными ЭВМ, различающими специфические типы информации и автоматически направляющими или переключающими нужную информацию по месту назначения и, кроме того, управляющими резервами сети связи так, чтобы при отказе отдельных каналов потери или задержки информации были минимальными.

Основным, требованием к средствам связи является высокая достоверность передачи информации между элементами НКУ, для чего в процессе передачи командной, программной и уставочной информации из ЦУП на станции слежения происходят ее поразрядное квитирование, проверка контрольной суммы массивов и специальное кодирование.

Высокая надежность передачи информации обеспечивается горячим резервированием каналов связи. Использование спутников-ретрансляторов в составе НКУ позволяет:

снизить эксплуатационные расходы НКУ за счет уменьшения количества наземных, корабельных и самолетных станций слежения;

расширить зоны связи (вместо 10 - 20% на витке до 80 - 85% для околоземных КА), полосы каналов связи и обеспечить многоканальную связь;

обеспечить высокую достоверность передачи сообщений; существенно упростить процесс управления средствами НКУ.

2. Типы беспилотных КА, работающих на орбите ИСЗ.

Различают следующие типы спутников:

• Астрономические спутники — это спутники, предназначенные для исследования планет, галактик и других космических объектов.

• Биоспутники — это спутники, предназначенные для проведения научных экспериментов над живыми организмами в условиях космоса.

• Дистанционного зондирования Земли

• Космические корабли — пилотируемые космические аппараты

• Космические станции — долговременные космические корабли

• Метеорологические спутники — это спутники, предназначенные для передачи данных в целях предсказания погоды, а также для наблюдения климата Земли

• Малые спутники — спутники малого веса (менее 1 или 0.5 тонн) и размера^[7][8]. Включают в себя миниспутники (более 100 кг), микроспутники (более 10 кг) и наноспутники (легче 10 кг), в т.ч. кубсаты и покетсаты.

• Разведывательные спутники

• Навигационные спутники

• Спутники связи

• Экспериментальные спутники

2) В октябре 1957г. ракета - носитель (РН)

«Спутник» созданная на базе МБР Р-7 вывела на орбиту

первый искусственный спутник Земли (ИСЗ).

За рубежом слово «спутник» до 1969г. использовалось только применительно к

советским ИСЗ. В 1968—69гг. при подготовке международного многоязычного космонав-

тического словаря достигнута договоренность, согласно которой термин «спутник»

применяется к ИСЗ, запущенным в любой стране.

В соответствии с международной договорённостью космический аппарат (КА) назы-

вается спутником, если он совершил не менее одного оборота вокруг Земли. В против-

ном случае он считается ракетным зондом (полет по баллистической траектории), и не

регистрируется как спутник. Последние ступени РН, головные обтекатели и некоторые

другие детали, отделяемые от ИСЗ при выводе на орбиты, представляют собой вторич-

ные орбитальные объекты. Их обычно называют космическим мусором хотя они в ряде

случаев служат объектами наблюдений для научных целей.

Различают автоматические ИСЗ на которых работа всех приборов и систем управ-

ляется командами, поступающими либо с Земли, либо из бортового программного уст-

ройства и пилотируемые корабли-спутники и орбитальные станции. Если на спутнике

установлены радиопередатчики, измерительная аппаратура, импульсные лампы для

подачи световых сигналов и т. п., его называют активным. Пассивные ИСЗ предназ-

начены обычно для наблюдений с земной поверхности при решении некоторых научных

задач (к ним принадлежат спутники-баллоны, достигающие в диаметре нескольких

десятков метров). В зависимости от задач, решаемых с помощью ИСЗ, их подразделяют

на научно-исследовательские и прикладные. Научно-исследовательские ИСЗ служат для

исследований Земли, небесных тел, космического пространства. К их числу относятся

геофизические спутники, орбитальные астрономические обсерватории и др. К приклад-

ным ИСЗ относят спутники предназначенные для решения тех или иных технических,

хозяйственных (связь, геодезия, метеорология, навигация) и военных задач. Зачастую

КА выполняют сразу несколько функций например связи и метеоролгии или одновременно

работают в интересах народного-хозяйства и Минобороны (МО). Все это создает слож-

ности в классификации и учете КА в составе орбитальной группировки. В 2006г. МО

отчитывалось о наличии около 100 КА военного, двойного и гражданского назначения

из них около 60 КА военного и двойного назначения. Российское космическое агенство

(РКА) говорит о 60-ти спутниках гражданского и двойного назначения и при этом отно-

сит к аппаратам двойного назначения 14 КА «ГЛОНАСС» и 2 КА «Эталон», которые МО

относит к военным КА. А МО, в свою очередь, причисляет к аппаратам двойного назна-

чения спутники «Надежда» (2 ед.), «Ресурс-ДК» и «Гонец» (9 ед). Кроме того РКА

продолжает числить в составе орбитальной группировки неработающий КА «КОМПАСС-2»

и выведенные из эксплуатации спутники связи «Горизонт» (5 КА). Разобраться в этой

статистике сложно можно лишь сказать что сейчас на орбите по целевому назначению

используется значительно меньше 100 КА (около 80). Президентом России поставлена

задача наращивать российское присутствие в космосе с тем, чтобы отечественная

орбитальная группировка к 2015г. имела в своем составе 150-160 КА.

Для решения некоторых научных и прикладных задач необходимо, чтобы ИСЗ был

определённым образом ориентирован в пространстве, причём вид ориентации определя-

ется главным образом назначением ИСЗ или особенностями установленного на нём обору-

дования. Так ИСЗ для наблюдений объектов на поверхности и в атмосфере Земли ориен-

тируются одной из осей по направлению вертикали. В некоторых случаях ориентируется

не весь ИСЗ, а лишь отдельные его элементы, например остронаправленные антенны,

солнечные батареи. Для ориентации используют гравитационные, аэродинамические,

магнитные системы — так называемые пассивные (для ориентации используются внешние

силы действующие на КА)и активные системы ориентации (управляющие усилия создаются

системой управления КА посредством реактивных двигателей, гироскопов).

В соответствии с международной системой регистрации космических объектов в

рамках международной организации КОСПАР в 1957—1962гг. космические объекты обозна-

чались годом запуска с добавлением буквы греческого алфавита, соответствующей

порядковому номеру запуска в данном году, и арабской цифры — номера орбитального

объекта в зависимости от его яркости или степени научной значимости. Так, 1957а2 —

обозначение первого советского ИСЗ, запущенного в 1957г. а 1957а1 — обозначение

последней ступени РН этого ИСЗ (ракета-носитель была более яркой). Поскольку коли-

чество запусков возрастало, начиная с 1 января 1963г. космические объекты стали

обозначать годом запуска, порядковым номером запуска в данном году и заглавной

буквой латинского алфавита (иногда также заменяемой порядковым числом). Так, ИСЗ

«Интеркосмос-1» имеет обозначение: 1969 88А или 1969 088 01.

Энергопитание бортовой аппаратуры большинства ИСЗ осуществляется от солнечных

батарей, которые обеспечивают длительную работу бортовой аппаратуры (до нескольких

лет). На ИСЗ, рассчитанных на ограниченные сроки работы (до 2—3 недель), использу-

ются электрохимические источники тока — аккумуляторы, топливные элементы. Некото-

рые ИСЗ имеют на борту изотопные генераторы электрической энергии. Тепловой режим

ИСЗ, необходимый для работы их бортовой аппаратуры, поддерживается системами

терморегулирования. Передача научной и другой информации с ИСЗ на Землю произво-

дится с помощью радиотелеметрических систем. Пилотируемые корабли-спутники и неко=

торые автоматические ИСЗ имеют спускаемые аппараты для возвращения на Землю эки-

пажа, отдельных приборов, плёнок, подопытных животных.

В соответствии с разнообразием научных и прикладных задач, решаемых с помощью

ИСЗ, спутники могут иметь различные размеры, массу. Например, масса наименьшего

ИСЗ (из серии «ЕРС») — всего 0,7кг. советский ИСЗ «Протон-4» имел массу около 17 т.

Наибольшая масса полезного груза, выведенного на орбиту ИСЗ, составляла около 135т.

(американский космический корабль «Аполлон» с последней ступенью РН).

По данным МО и Роскосмоса в 2006г на орбите работало около 100 спутников.

Следующим этапом развития КА стали автоматические межпланетные станции (АМС).

Это беспилотные КА, предназначенные для полета к другим небесным телам с целью

изучения Солнечной системы — межпланетного пространства, Луны, планет, Солнца,

комет и др. Часто на АМС устанавливаются приборы для астрономических исследований,

регистрирующие космические лучи галактического происхождения, электромагнитное

излучение в различных диапазонах спектра от небесных объектов, находящихся за пре-

делами Солнечной системы.

АМС запускаются, как правило, сначала на промежуточные околоземные орбиты, а

затем последняя ступень РН сообщает им вторую космическую скорость и выводят на

межпланетные орбиты.

Всего до 1 января 1986г. были запущены 94 АМС: 47 в СССР, 44 в США, 2 в Японии,

1 Европейским космическим агентством. С помощью этих автоматических станций были

проведены исследования Луны, межпланетного пространства, Солнца, планет Венера,

Марс, Меркурий, Юпитер и Сатурн.

12 апреля 1961г. в советском Союзе был запущен первый пилотируемый КА «Восток»

положивший начало пилотируемой космонавтике. Следом появились пилотируемые межпла-

нетные корабли и обитаемые орбитальные станции.