ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ НАДЁЖНОСТИ КОРАБЛЕЙ КОСМИЧЕСКОЙ ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕ

© Н.А.Брюханов, В.В.Цветков
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Проблемы ракетной и космической техники"
2009 г.

Международное сотрудничество по реализации проекта и эксплуатации международной космической станции (МКС) вызвало необходимость выработки совместных требований к её составным элементам. Одним из важнейших требований, обеспечивающих надёжность и безопасность функционирования орбитальной станции, является требование устойчивости к двум отказам: при одном – обеспечивается выполнение программы полёта, при двух – безопасность экипажа.

Для пилотируемых кораблей это означает обеспечение возможности возвращения экипажа на Землю, а для грузовых – безопасность экипажа орбитальной станции при возникновении отказов на корабле в зоне их взаимной интеграции. Это может быть достигнуто как за счёт аппаратного (дублирование, троирование), так и функционального резервирования.

Исходя из указанных принципов, проведен системный анализ соответствия конструкции и бортовых систем пилотируемых кораблей «Союз ТМА». Принципиальные решения по концепции их построения принимались в условиях жесточайшего дефицита массовых и объёмных ресурсов, обусловленных ограниченной энерговооруженностью средств выведения.

В 2007 году проведена проработка глубокой модернизации бортовых систем транспортного пилотируемого корабля «Союз ТМА», где разработаны и предложены для реализации решения по совершенствованию «борта», расширению его функциональных возможностей и повышению надежности. Комплекс бортовых систем строится на основе перспективных высокопроизводительных вычислительных средств, современных электронных приборов выдачи команд и коммутации электропитания, а также цифровых каналов передачи информации:

– «цифровизация» борта позволит существенно сократить состав и номенклатуру устройств сопряжения, упростить схему взаимодействия систем и их элементов от измерительных средств до исполнительных органов, что соответственно позволит минимизировать его массу и электропотребление;

– расширение ресурсов вычислительных средств позволит осуществлять диагностику функционирования бортовых систем корабля, что обеспечит качественный скачёк в обеспечении надёжности их работы;

– информационное обеспечение экипажа о работе бортовых систем, оснащение средствами необходимой сигнализации позволят экипажу осуществлять управление кораблём и выполнение программы полёта без поддержки наземного комплекса управления;

– диагностика работы борта, построенная на использовании ресурсов вычислительных средств в сочетании с построением надёжной схемы сбора информации позволит использовать телеметрические данные в контуре управления, тем самым оперативно выявлять и парировать отказы в работе систем в процессе полёта, а также существенно сократить время подготовки при проведении наземных испытаний путём комплексирования функций наземных и бортовых вычислительных средств.

Использование аппаратуры спутниковой навигации (АСН) позволит перейти на новые современные принципы сближения объектов в Космосе. Бортовой радиокомплекс строится на основе единого приёмо-передающего радиотракта с широкополосной связью. Все виды информационного обмена наземного комплекса управления с кораблём обеспечиваются комплексной радиотехнической системой в формате единого цифрового потока. Интеграция на корабле средств спутниковой связи, глобального позиционирования (ГЛОНАCС, GPS), обнаружения (КОСПАС-САРСАТ) позволят оперативно определять местоположение возвращаемого аппарата при спуске и после приземления, включая и нештатные варианты посадки, что существенно повысит оперативность работ задействованных поисковых средств.

Для транспортных грузовых кораблей «Прогресс», исторически созданных на базе эксплуатирующихся пилотируемых кораблей, концепция модернизации сохраняет принцип максимальной унификации. Такой подход позволяет до внедрения на пилотируемых кораблях провести отработку и летную сертификацию модернизируемых элементов на беспилотных грузовых кораблях. В настоящее время осуществляется первый этап модернизации: в феврале 2009 года запущен корабль «Прогресс М-01М» с доработкой системы управления движением и навигации и системы бортовых измерений. Пилотируемый корабль «Союз ТМА» с аналогичными доработками планируется к запуску в 2010 году.

Реализация всего комплекса намеченных решений существенно повысит надёжность кораблей российской транспортной системы.