Новая система управления для пилотируемых пусков

22 августа 2019

Со стартового комплекса площадки № 31 космодрома Байконур 22 августа 2019 года в 06:38:32 мск успешно стартовала ракета-носитель «Союз-2.1а» с космическим кораблём «Союз МС-14». Он прошел в беспилотном режиме и стал испытательным для ракеты-носителя с системой управления разработки екатеринбургского НПО автоматики (входит в состав Госкорпорации «Роскосмос»). Ранее «Союз-2.1а» выводил на орбиту только грузовые корабли и космические аппараты. После 25 сентября РН «Союз-2.1а» заменит «Союз-ФГ» в миссиях по доставке космонавтов на МКС.

Сближение корабля «Союз МС-14» со станцией и причаливание к исследовательскому модулю «Поиск» планируется проводить в автоматическом режиме под контролем специалистов ЦУП и космонавтов Роскосмоса Алексея Овчинина и Александра Скворцова. Программой полёта предусмотрена двухсуточная схема сближения транспортного корабля с Международной космической станцией. Его стыковка запланирована на 24 августа 2019 года в 08:30 мск.

Корабль доставит на МКС оборудование для научных экспериментов, средства медицинского обеспечения, контейнеры с рационами питания, посылки для экипажа, а также антропоморфного робота Skybot F-850. Российским космонавтам предстоит тестировать системы робота в условиях космического полёта. Основным назначением робота является его использование при проведении особо опасных для человека операций на борту космических аппаратов, а также в открытом космосе.

Федеральной космической программой России на 2016-2025 гг. (утверждена 23 марта 2016 г. постановлением правительства РФ) предусмотрено использование «Союза-ФГ» для пилотируемых запусков до 2020 г. включительно. Затем, как планируется, его заменит ракета-носитель «Союз-2.1а».

Что такое «Союз-2.1а»

«Союз-2.1а» – российская одноразовая ракета космического назначения, предназначенная для запусков различных космических аппаратов, в том числе кораблей и спутников.

Цифровая система управления (СУ) ракеты создана инженерами НПО автоматики: на нее установлен комплект базовых блоков семейства «Малахит». В дальнейшем предполагается поэтапная замена на более современную бортовую цифровую вычислительную машину.

Преимущества ракеты-носителя «Союз-2.1а»

Главное преимущество ракеты-носителя «Союз-2.1а», по сравнению с «Союз-ФГ», это цифровая, а не аналоговая система управления. За счет установки современной БЦВМ удалось улучшить следующие характеристики, увеличивающие точность управления полетом:

- автономное автоматическое выполнение задач полета системой управления ракеты-носителя «Союз-2.1а».

- гибкая корректировка логики управления полетом, которая не требует установки дополнительного оборудования и изменения конструкции. В цифровую систему управления достаточно ввести новые команды, тем самым оптимизировать траекторию полета.

- обеспечение одновременного опорожнения баков каждой из ступеней ракеты-носителя и боковых блоков. За счет этого, достигается дополнительная стабилизация полета.

- высокая точность формирования орбиты, за счет установки системы спутниковой навигации, которая уменьшает погрешность в десятки раз.

- автономное автоматическое гирокомпасирование ракеты-носителя, за счет установки современных малогабаритных и высокоточных гороскопических приборов.

- увеличение массы полезной выводимой на орбиту нагрузки, за счет уменьшения размеров блоков систем управления, как следствие экономия топлива и увеличение коммерческой выгоды от каждого пуска.

С чего начался космос для НПО автоматики

15 лет назад, 8 ноября 2004 года, с космодрома Плесецк стартовала первая в истории НПО автоматики ракета-носитель «Союз-2.1а» для которой была разработана и установлена принципиально новая система управления, в состав которой входил бортовой цифровой вычислительный комплекс и гиростабилизированные платформы.

Инженеры-конструкторы НПОА разработали режим гирокомпасирования (ориентирование гироплатформы по направлению истинного меридиана), который позволял в процессе предстартовой подготовки отказаться от процедуры разворота стартового стола и обеспечить наведение ракеты в нужную плоскость орбиты путем послестартового разворота. Такое новшество позволило автоматически определять фактическое положение строительных осей ракеты относительно направления на север.

Кроме того, разработчики предприятия предложили ввести в состав системы управления аппаратуру спутниковой навигации, что позволило существенно повысить точность формирования орбиты. Это, в свою очередь, обеспечило значительное снижение размеров и количества площадок, на которые падают отделяемые части ракеты.

Тренируемся доставлять космонавтов

С 2004 года «Союз» в модификациях 1а, 1б, 1в и системой управления НПО автоматики успешно стартовал с четырех космодромов 92 раза.

Последние несколько пусков были проведены с космодрома Байконур для отработки перевода пилотируемой нагрузки на ракету-носитель «Союз-2.1а».

За эти пуски нужно было отработать взаимодействие с полезной нагрузкой, в качестве которой выступает космический или грузовой корабль. Несколько пусков, последний из которых состоялся 31 июля, подтвердили правильность всех решаемых задач.

Для успешного запуска полезной нагрузки и космонавтов с помощью ракеты-носителя «Союз-2.1а» разработчики НПО автоматики добавили в работу системы управления несколько новых функций. Одна из них – раздельное выключение двигателя третьей ступени. Также, для обеспечения безопасности космонавтов, инженеры НПОА создали дублирующие команды на отделение боковых блоков первой ступени. Кроме того, для повышения надежности пуска уральские разработчики добавили технологическую предстартовую подготовку на техническом и стартовом комплексах. Пока ракета стоит на старте, задействуется система управления, проводя все операции, которые повторяют предшествующую штатную предстартовой подготовке. Этот режим заканчивается имитацией полета. Такая наработка уже была применена на пуске 31 июля и прошла без замечаний. В дальнейшем технологическую предстартовую подготовку будут использовать для всех аппаратов, а не только для пилотируемой программы.

Накануне пуска производственные цеха НПО автоматики посетили полномочный представитель Президента РФ в Уральском федеральном округе Николай Цуканов и Первый заместитель Губернатора Свердловской области Алексей Орлов. Первые лица округа и региона посмотрели, как одно из ведущих уральских предприятий производит бортовые системы управления для ракеты-носителя «Союз-2», а также реализует проекты с применением искусственного интеллекта.

Генеральный директор НПОА Андрей Мисюра показал Николаю Цуканову и Алексею Орлову технологию создания радиоэлектронной аппаратуры, начиная от монтажа печатных плат и заканчивая сборкой узлов в приборы и устройства. В цехах НПО автоматики проектируются системы управления для ракет-носителей семейства «Союз», а также производится продукция гражданского назначения.

Николай Цуканов акцентировал внимание на важности участия предприятия в цифровизации региона.

«НПО автоматики успешно создает проекты с использованием искусственного интеллекта, но нужно учитывать, что это не должны быть какие-то локальные блоки, а система», - сказал Николай Цуканов.

По итогам визита Алексей Орлов и Николай Цуканов высоко оценили производство НПО автоматики и поддержали представленные проекты. В свою очередь генеральный директор НПОА Андрей Мисюра поблагодарил полпреда за оказанное содействие в части загрузки производства новыми заказами, в том числе на создание системы управления для проектируемой ракеты-носителя среднего класса, опытно-конструкторские работы по различным тематикам, а также за поддержку предложений по расширению внедрения систем точного земледелия в процессе производства сельхозтехники.

Фото: Госкорпорация «Роскосмос». 

Новая система управления для пилотируемых пусков