НОВЫЕ ЗАДАЧИ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ В ДАЛЬНИХ КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТАХ

© О.Н.Кукин
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы профессиональной деятельности космонавтов"
2010 г.

Опыт, накопленный за полувековую историю космических полетов, позволил устойчиво обеспечивать деятельность экипажей околоземных орбитальных космических станций (Скайлэб, Салют, Мир, МКС). Космическая программа США «Аполлон» (1969-1972 гг.) продемонстрировала возможности выполнения кратковременных экспедиций на Луну. В настоящее время в ряде стран (США, Россия, Китай, Индия, Япония) ведутся исследования по проектам освоения Луны. В России и США начато проектирование межпланетных пилотируемых комплексов для экспедиции на Марс.

С точки зрения обеспечения деятельности космонавтов наиболее критичны так называемые нештатные ситуации, которые могут возникать как из-за отказов и отклонений в работе, так и по причине непредвиденного сочетания внешних факторов. К сожалению, как ни был бы велик список расчётных нештатных ситуаций, невозможно исключить вероятность нерасчётных ситуаций, в которых требуется оперативный анализ и принятие решения. Поэтому при разработке новых проектов дальнейшего продвижения человека в космическое пространство очень важно извлечь из опыта эксплуатации орбитальных комплексов, прежде всего, методический опыт предвидения развития ситуаций, их анализа, чтобы обеспечить готовность экипажа пилотируемого космического комплекса (ПКК) к разрешению нестандартных ситуаций.

В настоящее время задачи управления полётом орбитальной станции решаются, в основном, наземным Центром управления полетом (ЦУП). Но большинство задач управления полётом межпланетного ПКК необходимо будет решать самому экипажу. Ещё одна существенная особенность дальних космических путешествий в том, что практически все запасы для выполнения перелёта необходимо иметь на борту ПКК. Но пока относительно малые масса и объем ПКК ограничивают запасы ресурсов, что заставляет постоянно их контролировать и максимально эффективно использовать, включая восстановление и повторное применение.

Малочисленность экипажа ПКК не позволяет в достаточной степени использовать специализацию, как это обычно делается на Земле, что определяет широкий диапазон необходимых профессиональных знаний и навыков космонавта, а также обусловливает необходимость высокого уровня автоматизации управления комплексом и информационного обеспечения деятельности экипажа.

Следовательно, для современных ПКК важным условием безопасности может стать разработка методов и средств, обеспечивающих поисково-аналитическую деятельность экипажа (ПАД), направленную на прогнозирование и предотвращение неблагоприятных событий, которая побуждается необходимостью преодоления проблемной ситуации и проявляется в форме оперативной задачи. Она включает в себя получение, обработку и сопоставление информации об объектах, аналитико-синтетические действия (выделение ключевых признаков, идентификация объекта, определение взаимосвязей между объектами, выбор правил, выявление закономерностей и т. д.), выбор варианта (из известных) или выработку нового решения.

Функционирование ПКК может быть «прозрачным» и понятным для космонавтов, если правильно построены процессы и определено их взаимодействие. Для каждого процесса должен быть установлен перечень входных и выходных параметров, подлежащих мониторингу, по которым делается оценка качества выполнения процесса в целом. Цель ПАД – прогнозирование ситуаций, выявление потенциальных опасностей на основе анализа динамики показателей функционирования ПКК с учетом внешних воздействий. Для этой деятельности необходима как внутренняя информация, отражающая характеристики функционирования систем ПКК, так и внешняя, характеризующая изменения внешней среды и воздействия, которые потенциально могут повлиять на работу ПКК.

ПАД может рассматриваться как дополнительный вид деятельности космонавтов в связи с возрастанием потребностей в получении наглядных представлений о сложных процессах. Выполнение регулярных аналитических оценок многомерных данных становится возможным с использованием интеллектуальных технологий автоматизированного анализа больших объемов информации. Технология хранилищ данных в совокупности с аналитическими системами позволяет делать сводные оценки поведения ПКК за разные периоды, а также выявлять закономерности изменения параметров. Системы поддержки принятия решений (СППР), основанные на интерактивных технологиях, позволяют автоматизировать процедуры анализа проблем и обеспечивают поиск вариантов решения. Они могут быть ориентированы на обеспечение разных видов деятельности экипажа ПКК: производительной, обеспечивающей, коммуникативной, управляющей, планово-корректирующей, информационной

В настоящее время продолжают развиваться методы контроля сложных процессов, которые характеризуются большими объемами анализируемой информации, слабо формализуемыми процедурами логического вывода для принятия решений и трудностью использования традиционных методов многокритериальной оптимизации. В области слабо формализуемых задач активно развиваются методы искусственного интеллекта, основанные на формализации знаний. Интеллектуальные системы в своем ядре имеют базу знаний или модель предметной области, описанную на языке сверхвысокого уровня. Они применяются для решения задач, в которых сложность связана с использованием слабо формализованных знаний специалистов и где логическая обработка информации преобладает над вычислительной. СППР, в основном, ориентированы на решение плохо формализуемых, слабоструктурированных задач при отсутствии полной и достоверной информации. При поиске решения используются экспертные модели и эвристические методы поиска.

В психологии, а также в области изобретательской деятельности накоплен определенный арсенал методов, позволяющих активировать творческие способности человека: эвристических вопросов, многомерных матриц, свободных ассоциаций, инверсии, эмпатии, синектики, организованных стратегий.

Поскольку в процессе управления могут возникать ситуации разных классов: нормативные, которые можно заранее предвидеть и описать; вероятные, возникновение которых можно предусмотреть, но точно описать их последствия не удается; потенциальные, которые сложно предвидеть вследствие многообразия межсистемных взаимодействий или трудно предсказуемого сочетания условий внешней среды и необходимо применять стратегии, соответствующие классу ситуации. Традиционные автоматизированные системы управления, как правило, ориентированы на нормативные и вероятные ситуации. Потенциальные ситуации предъявляют особые требования к космонавтам и решаются, как правило, с применением нестандартных эвристических методов.

Таким образом, в состав ПКК, предназначенных для дальних космических полетов, целесообразно включать интеллектуальные системы, основанные на знаниях. Следует выработать единую методологию поиска и анализа потенциальных проблем:

– определение класса проблемы (комплексная, техническая, социальная, научная и т. д.);

– оперативный анализ доступной информации, выявление закономерностей;

– семантический поиск «сопряженной» информации (в базе знаний);

– построение гипотезы;

– выбор метода решения;

– выбор средств;

– проверка результатов.

Для периодического контроля процессов, происходящих при эксплуатации ПКК, и оценки вероятности возникновения потенциальных опасностей целесообразно готовить и включать в состав экипажа высококвалифицированных специалистов, владеющих разнообразными методами исследования процессов и решения проблемных ситуаций.