Техническая часть управления полётом (Лабораторные работы)

Лабораторная работа № 3

Техническая часть управления полётом

Цель работы: практическое знакомство с технической частью управления полётом.

Третья лабораторная работа проходила в Центре управления космическими полетами, находящемся в городе Королеве. Центр управления полетами (ЦУП) Федерального Космического Агентства (Роскосмос) — наиболее крупное научно-исследовательское подразделение Федерального Государственного унитарного предприятия «Центральный научно-исследовательский институт машиностроения», выполняющее в структуре российского Федерального космического агентства головные функции по обеспечению управления космическими аппаратами гражданского назначения. ЦУП занимается практическим обеспечением управления полётами космических аппаратов разных классов: пилотируемых орбитальных комплексов, космических кораблей, автоматических межпланетных станций и искусственных спутников Земли социально-экономического и научного назначения. Также там ведутся научные и проектные исследования и разработки методов, алгоритмов и средств решения задач управления, баллистики и навигации, помимо того там занимаются экспертизой космических проектов по направлению своих работ.

В настоящее время ЦУП ассоциируется с работой над МКС, значительную часть которой представляет её российский сегмент (модули «Заря» и «Звезда»). По международному регламенту в ЦУПе должна находиться команда представителей других стран – партнеров, которая в случае экстренной ситуации возьмёт на себя управление своих сегментов, таким образом, в Королеве находятся представители НАСА, как и в Хьюстоне, работают представители РОСКОСМОСА. Важно отметить, что Российская сторона никогда не просила помощи у своих американских коллег, когда в свою очередь Россия выручала их дважды.

За 17 лет существования МКС не обошлось без аварий и экстренных ситуаций, о которых мы хотим вам рассказать.

2001 — Сбой компьютеров в американском сегменте станции

25 апреля 2001 года вышли из строя все три бортовых компьютера американского сегмента станции, нарушилась связь с центром управления полётом в Хьюстоне. Были остановлены все работы с канадским роботом-манипулятором «Канадарм2». Авария не затронула центральный компьютер российского сегмента станции, поэтому подготовка к старту российского пилотируемого космического корабля «Союз ТМ-32» продолжалась в штатном порядке.

Как выяснилось впоследствии, поломка случилась в устройстве хранения информации, где были повреждены файлы на жёстких дисках. В настоящее время вместо жёстких дисков применяются запоминающие устройства на твердотельных накопителях.

2003 — Катастрофа «Колумбии»

1 февраля 2003 года шаттл «Колумбия» взорвался при входе в атмосферу во время схода с орбиты. США приостановили полёты многоразовых кораблей «Спейс шаттл» на два с половиной года. Затем, после первой миссии по программе «Возвращение к полётам», последовал ещё один годичный перерыв в полётах шаттлов. Все эти паузы привели к тому, что появилась неуверенность относительно будущего МКС. Смена экипажей между февралём 2003 года и июлем 2006 года шла исключительно силами российских кораблей «Союз», (миссия STS-114 в июле 2005 лишь доставила необходимые грузы на борт станции и забрала накопившиеся материалы). Начиная с МКС-7, долговременные экипажи станции состояли из двух космонавтов вместо трёх, как это было до катастрофы «Колумбии». Так как станцию перестали посещать шаттлы, на МКС стало накапливаться большее, чем обычно, количество отходов, что стало особенно проблематичным в 2004 году. Однако российские грузовые корабли «Прогресс» и миссия STS-114 справились с этой проблемой.

2007 — Сбои в работе компьютеров российского модуля

Происшествие случилось 14 июня 2007 года, во время пребывания на станции экспедиции МКС-15 и визита STS-117. Сбой компьютера в российском сегменте в 06:30 UTC оставил станцию без нормальной работы двигателей ориентации, оборудования для генерации кислорода, поглощения углекислого газа и других систем жизнеобеспечения; это послужило причиной снижения температуры воздуха на станции. Успешная перезагрузка компьютера привела к ложной пожарной тревоге, которая разбудила экипаж в 11:43 UTC.

В сложившейся критической ситуации генеральный конструктор РКК «Энергия» Николай Севастьянов создал группу по анализу ситуации и разработке технических мероприятий по её устранению. В группу были включены: Николай Брюханов, Сергей Крикалёв и другие специалисты. Благодаря напряжённой работе этой группы на Земле и космонавтов на борту МКС, была определена причина сбоя — выход из строя вторичных источников электропитания компьютеров в результате воздействия на них электромагнитных помех — и способы решения проблемы.

15 июня четыре из шести компьютеров российского сегмента были подключены по нештатной схеме электропитания. Два резервных компьютера оставались отключёнными, работы по их восстановлению продолжались. НАСА сообщило, что без обеспечения компьютерами контроля за уровнем кислорода станция могла бы работать ещё 56 дней.

Вечером 16 июня, менеджер программы МКС в Космическом центре им. Джонсона в Хьюстоне Майк Саффредини подтвердил, что все шесть компьютеров ориентации и управления, включая два компьютера, на которых произошёл сбой, снова включены, и будут тестироваться в течение следующих нескольких дней. Первой была подключена система охлаждения.

Дальнейшее исследование причин неисправности показало, что корень проблемы лежит в образовании конденсата на электрических контактах. Конденсат стал причиной короткого замыкания, которое привело к отправке команды отключения питания на все три дублирующих компьютера. Это вызвало определённое беспокойство, потому что ЕКА использует такие же вычислительные машины в модуле «Коламбус» и космических кораблях ATV. После того как стали поняты причины сбоя, началось внедрение планов, позволяющих избежать этой проблемы в будущем.

2007 — Сбои в работе компьютеров российского модуля

11 августа в 23:30 по московскому времени, примерно через 3 часа, после того как американские астронавты Рик Мастраккио и Давид Уильямс вышли в открытый космос, отказал главный командно-контрольный компьютер американского сегмента станции. Его функции были переданы дублирующему оборудованию.

Отказ компьютера не создал какой-либо угрозы ни для работавших за бортом астронавтов, ни для находящихся на МКС людей. Первоначально возможные причины поломки, которую в НАСА назвали «таинственной», озвучены не были.

Позднее, из текста радиопереговоров российских космонавтов с ЦУПом, стало известно, что один из американских астронавтов выключил ТБУ и все розетки, так как хотел пофотографировать в полной темноте, но огни на приборной панели мешали ему, и он выключил всё, что светится, что и было случайно обнаружено одним из российских космонавтов. 

2015 — Эвакуация экипажа из американского сектора

14 января 2015 года после аварийного срабатывания датчика давления экипаж МКС был вынужден срочно покинуть американский сегмент станции и перейти в российский сегмент, герметично закрыв за собой соединительные люки. По основной версии на момент нештатной ситуации, срабатывание датчика было вызвано утечкой в атмосферу станции аммиака, который используется в контуре системы охлаждения. Наземная группа специалистов в Хьюстоне приступила к разработке мер по устранению возникшей неисправности. При этом некоторые специалисты предположили, что речь идёт о ложном срабатывании датчика, либо о его неисправности.

После 10 часов пребывания экипажа в изоляции от американского сектора станции специалисты центра управления полётом в Хьюстоне пришли к выводу, что нештатная ситуация вызвана сбоем компьютера, управляющего системой охлаждения, и не несёт угрозы деятельности экспедиции. Астронавтам разрешили вернуться обратно. Возникшие неисправности в системе управления охлаждением решено устранять в порядке текущей эксплуатации станции.

Вывод: В обозримой перспективе российский сегмент станции планирует расширяться и усиливаться. Три новых модуля, по словам главы научно-технического совета РОСКОСМОСА, будут нагружены программой исследований и экспериментов более прикладного характера, ориентированных на получение ощутимого результата. Так же планируется создание собственной орбитальной станции, которая в большей степени будет отвечать национальным интересам. Это, возможно, является одной из целей Российской космонавтики на близлежащее время.