Система управления движением СУД. Основное назначение системы управления движением СУД – управление движением центра масс и вокруг центра масс Служебного модуля или всей МКС при реализации различных режимов полета.
СУД обеспечивает:
- ориентацию МКС и стабилизацию в любом режиме управления ориентацией с помощью реактивных двигателей, а также силовых гироскопов;
- выполнение программных разворотов в любом из режимов управления ориентацией;
- расчет текущей бортовой навигационной информации с помощью автономной аппаратуры спутниковой навигации;
- проведение разгрузки накопленного кинетического момента силовых гироскопов с помощью реактивных двигателей;
- проведение коррекции орбиты с помощью корректирующих двигателей СМ и сближающе-корректирующего двигателя грузового корабля «Прогресс», также с использованием двигателей ориентации СМ и грузового корабля, а в дальнейшем – и двигателей научно-энергетической платформы;
- проведение стыковки и расстыковки КК «Союз», «Прогресс» и МТКК с МКС;
- контроль расхода топлива, выработки ресурса приборами и исполнительными органами;
- управление ориентацией солнечных батарей СМ и ФГБ, а также радиатора системы терморегулирования научно-энергетической платформы;
- управление пространственным положением остронаправленной антенны системы «Лира» и пространственным положением активной фазированной антенной решетки системы «Регул», поддерживающей связь со спутником-ретранслятором;
- контроль работоспособности приборов и другого оборудования в контуре управления.
Для определения пространственного положения станции в состав СУД Служебного модуля «Звезда» входят гироскопический измеритель угловых скоростей ГИВУС, широкоугольный визир с точной вертикалью ВШТВ, шесть датчиков затмения Солнца ДК-31М, четыре датчика измерения координат Солнца 251К2 ДИКС2, три датчика определения координат Земли 256К 11М39, два магнитометра СМ-8М 17М23, два звездных прибора АИС-93 с астроблоками АБ-2, аппаратура системы навигации АСН «Альфа». Для наблюдения за окружающим СМ пространством имеются визир пилота ВП-2 240К и переносной панкреатический визир «ПУМА». Для управления параметрами движения станции на центральном посту стоят две ручки управления ориентацией РУО и одна ручка управления движением РУД.
В составе СУД также имеется аппаратура измерения параметров относительного движения «Курс», используемая для автоматического сближения и стыковки со «Звездой» других модулей и грузовых кораблей. Система «Курс» состоит из блока К2-ВКА-02, антенн 4АО-ВКА, 2АР-ВКА, АР-ВКА, АКР-ВКА и других электронных блоков.
Кроме того, к СУД Служебного модуля «Звезда» относятся внешние бортовые огни и мишени для причаливания.
Бортовая вычислительная система БВС является основой БКУ СМ и служит для управления бортовыми системами СМ и для координации работы всех российских модулей, решает задачи долгосрочного планирования и автономного планирования и автономного управления, а также обеспечивает связь с системой управления бортовой аппаратурой американского сегмента.
Центральным элементом Бортовой вычислительной системы Служебного модуля «Звезда» является Система обработки данных DMS-R. Она была разработана и произведена в Европе промышленной группой под руководством фирмы DaimlerChrysler Aerospace в Бремене (Германия) по контракту Директората пилотируемых космических полетов и микрогравитации ЕКА (Ноордвик, Нидерланды). Проект создания DMS-R осуществлялся в рамках Соглашения о сотрудничестве между ЕКА и Росавиакосмосом.
Система включает в себя:
- два отказоустойчивых компьютера (Fault Tolerant Computer, FTC): центральный компьютер (Control Computer, СС) и терминальный компьютер (Terminal Computer, ЕС);
- два поста управления (Control Post, РС) для выдачи экипажем команд и выполнения управления через DMS-R, а также для проведения экспериментов и операций с европейским манипулятором ERA.
Архитектура системы DMS-R и ее интерфейсы со всей МКС включают в себя десять магистралей MIL-STD, которые обеспечивают связь между различными элементами и оборудованием МКС.
Кроме того, в состав БВС СМ входят дисплей «Символ-ЦМ», два других дисплея, устройства сопряжения и питания.
Бортовой радиокомплекс БРК обеспечивает двустороннюю связь, обмен цифровой командно-программной, телеметрической и телевизионной информацией через российские наземные комплексы или через спутник-ретранслятор, находящийся на геостационарной орбите.
Бортовой радиокомплекс Служебного модуля «Звезда» состоит из пяти систем:
1) Радиотехническая система управления и связи (РСУС) «Регул-ОС» с двумя антеннами АР-1 и АР-2 с фазированными решетками и четырьмя штыревыми всенаправленными антеннами ВНА;
2) Телевизионной системы (ТВС) с блоком коммуникации Кл-160, тремя антеннами, электронными блоками и двумя камерами Кл-140СТ-М (в ПхО и ПрК) (остальное ТВ-оборудование, включая телекамеру Кл-103В, телеприемник Кл-123-01 и теледатчик Кл-108А, будет доставлено позднее);
3) Системы телефонно-телеграфной связи (СТТС), включающей различные электронные блоки, громкоговорители, гарнитуры низких шумов и без шумопонижения, шесть антенн (по две антенны АМ-6, АМ-7, АМ-9), телеграфную аппаратуру (доставляется позже) и аппаратуру внутренней беспроводной связи внутри станции «Шар» (доставляется позже);
4) Системы радиоконтроля орбиты (РКО) с приемопередатчиком 38Г6 и двумя антеннами;
5) Бортовой радиотехнической системы (БРТС) «Лира» с малонаправленной антенной МНА, остронаправленной антенной ОНА точного пеленга и антенны грубого пеленга (все три антенны стоят на штанге ОНА). БРТС «Лира» включает подсистему автоматического управления приводами ОНА.
Система бортовых измерений СБИ предназначена для получения, обработки, запоминания и передачи на Землю информации о состоянии и работе систем, научного оборудования и состояния здоровья членов экипажа. В СБИ входят бортовая измерительная телеметрическая система, аппаратура сбора сообщений, обеспечивающая передачу параметров от ФГБ «Заря», а также устройства измерения температуры на пристыкованных кораблях «Союз». СБИ состоит из бортовых передатчиков, различных электронных блоков для сбора, обработки и выдачи данных, большого числа коммутаторов. Для сбора информации в СБИ также входят акселерометры, измерители угловых скоростей, датчики давления, магнитометры. Частью СБИ также станет доставляемая позже система «Ресурс» для наблюдения за состоянием корпуса СМ и его усталостной прочностью.
Также структурно в СБИ входит радиотелеметрическая система (РТС) «Транзит-Б», предназначенная для радиотелеметрического контроля членов экипажа во время работы в ОК. Она состоит из двух бортовых приемников ША346 и ША346Б и двух устройств ввода и формирования сигналов ТА739М и ТА739МБ.
Система управления бортовой аппаратурой СУБК предназначена для управления, контроля и диагностики состояния бортовых систем Служебного модуля «Звезда». На модуле имеется около 2700 единиц аппаратуры и приборов общей массой 2.5 т. Их соединяет порядка 3000 кабелей (общая масса БКС – 2990 кг.). СУБК функционирует на основе использования выходных данных сигналов датчиков, функциональных выходов командной радиолинии СМ, релейных выходов БВС, пультов управления СМ и бортовых систем.
СУБК состоит из:
- подсистемы распределения электропитания и управления пиросредствами;
- подсистемы логической обработки команд;
- управляющего информационного комплекса с подсистемой времени СПЛ-БСВ;
- средства ручного управления бортовыми системами (33 различных пульта, панелей и щитков управления).
Кроме того, к СУБК относятся бортовые розетки.
Система электропитания СЭП обеспечивает непрерывную подачу постоянного тока на бытовые приборы СМ. Кроме того, СЭП СМ обеспечивает питание и возможность подзарядки батарей пристыкованных к МКС кораблей «Союз» и «Прогресс». Предусмотрена также возможность получения электроэнергии, в случае необходимости, от СЭП американского сегмента МКС, от НЭП и универсального стыковочного модуля. До прибытия научно-энергетической платформы СЭП СМ обеспечивает питание остальных элементов российского сегмента, за исключением ФГБ.
Основным источником электроэнергии являются две солнечные батареи массой 580 кг. каждая. Площадь, занятая фотоэлектрическими преобразователями на каждой из них, составляет 38 кв.м. Фотоэлектрические ячейки защищены с обеих сторон прозрачным стеклянным покрытием. СБ разворачиваются своими активными поверхностями по направлению к Солнцу. Каждая СБ состоит из 12 независимых генераторов, которые в свою очередь состоят из последовательно соединенных силиконовых фотоэлектрических преобразователей.
Конструкцией СБ предусмотрена установка на них в ходе полета дополнительных панелей солнечных батарей (ДПСБ). Доставка ДПСБ на орбиту планируется ТГК «Прогресс», монтаж на основной СБ – экипажем во время выхода в ОК. Штатный комплект ДПСБ для СМ изготовлен в Центре им. Хруничева в октябре 1999 года.
Управление ориентацией СБ может осуществляться автоматически с использованием системы ориентации СБ (СОСБ), состоящей из восьми солнечных датчиков Б12, двух приводов Б16М, блоков управления Б14М и др. электронных блоков. Также ориентация СБ может производиться экипажем с помощью блока ручного управления.
Хранение электроэнергии и постоянное электропитание обеспечивают восемь аккумуляторных батарей (АБ) 800А. Пять из них были установлены на СМ при запуске, еще три будут доставлены позже. Каждая из батарей содержит по 22 герметически изолированных никель-кадмиевых аккумулятора, соединенных последовательно. На выходе АБ поддерживается напряжение 28.5В. Каждая снабжена регулятором тока, преобразователем тока ПТАБ-1М, блоком управления преобразователем тока БУПТ-1.
Кроме того, в составе СЭП СМ имеется два стабилизатора тока СТ-25, четыре стабилизатора напряжения и тока СНТ-50М, блок фильтра. Структурно к СЭП относятся также средства освещения, включающие в себя 23 стационарных и два переносных светильника (еще два стационарных светильника будут доставлены позже и установлены экипажем).
Объединенная двигательная установка ОДУ предназначена для выполнения следующих функций:
- обеспечение управления ориентацией МКС;
- коррекция высоты орбиты с помощью корректирующих двигателей ОДУ;
- обеспечение стабилизации МКС при раскрутке силовых гироскопов;
- разгрузка силовых гироскопов;
- обеспечение возможности дозаправки МКС;
- обеспечение подачи топлива из баков ОДУ СМ к двигателям СМ, научно-энергетической платформы, двигателям управления по крену универсального стыковочного модуля и двигателям корабля «Прогресс»;
- обеспечение подачи топлива из баков корабля «Прогресс» в двигатели ОДУ СМ.
ОДУ «Звезды» включает в себя два корректирующих двигателя (КД) С5.79 с тягой по 315 кгс. (масса одного – 38.5 кг.) и 32 двигателя ориентации (ДО) 11Д428А с тягой по 13.3 кгс. (масса одного 1.2 кг.) для каналов тангажа, рыскания и крена. КД С5.79 представляют собой регенеративно охлаждаемые двигатели, установленные под углом 15 гр. к продольной оси СМ. Каждый из КД снабжен карданным подвесом, что позволяет ему поворачиваться на 5 гр. по двум осям. Снаружи КД закрываются откидывающимися крышками. ДО 11Д428А сгруппированы в два коллектора по 16 двигателей в каждом.
В состав ОДУ также входят:
- четыре бака сильфонного типа (масса одного 65.0 кг.), которые вмещают до 558 кг. окислителя (азотный тетраоксид) и 302 кг. горючего (НДМГ);
- восемь баллонов со сжатым азотом (масса баллона – 7.6 кг., масса заправки азотом – 37.0 кг.);
- пневмогидроарматура баков;
- контрольно-пусковая гидроаппаратура;
- заправочная гидроарматура со стороны АО и ПхО;
- пневмоарматура высокого и низкого давления;
- блок компрессоров (масса – 115 кг.);
- трубопроводы (общей массой 100 кг.), горловины, датчики и пр.
Баки ОДУ СМ могут дозаправляться топливом из грузового корабля «Прогресс», а также транзитом через СМ могут дозаправляться топливные баки ФГБ «Заря».
Система обеспечения тепловых режимов СОТР работает независимо от остальных систем СМ и является постоянно функционирующей. В ее состав входят средства пассивного и активного терморегулирования. СОТР обеспечивает заданные температурные характеристики атмосферы герметичных отсеков и соответствующие тепловые условия для функционирования оборудования, элементов конструкции, блоков системы двигателей и стыковочных агрегатов. Также она управляет вентиляцией и влажностью обитаемых отсеков и приборной зоны СМ. В обитаемых отсеках поддерживается температура в диапазоне от 18 до 28 градусов. В активной СОТР используется 262 литра теплоносителя массой 303 кг.
Главным элементом СОТР является система терморегулирования. Она включает:
- два контура охлаждения КОХ1 и КОХ2 с четырьмя панелями радиационных теплообменников снаружи малого диаметра РО и шестью – снаружи большого (теплоноситель ПМС-1,5р массой 40 кг.);
- два внутренних контура обогрева КОБ1 и КОБ2 (в них входят, в том числе, и системы кондиционирования воздуха СКВ-1) (теплоноситель «Темп» массой 170 кг.);
- два промежуточных контура связи ПКС1 и ПКС2 (теплоноситель ПМС-1,5р массой 10 кг.);
- датчики, клапаны, магистрали, трубопроводы, др. арматура и пр.
Кроме того, в состав СОТР входят система вентиляции (всего 32 вентилятора), система управления СОТР и пр. Пассивное терморегулирование обеспечивает экранно-вакуумная тепловая изоляция общей массой 150 кг.
Система обеспечения жизнедеятельности СОЖ состоит из следующих подсистем:
1) Система обеспечения газового состава СОГС. Она включает в себя средства контроля и регулирования атмосферного давления, средства выравнивания давления, аппаратуру разгерметизации и наддува ПхО, газоаналитическую аппаратуру, систему удаления вредных примесей БМП, систему удаления углекислого газа из атмосферы «Воздух», средства очистки атмосферы. Составной частью СОГС являются средства кислородообеспечения, включающие твердотопливные источники кислорода ТИК и систему получения кислорода из воды «Электрон-ВМ». При запуске на борту СМ имелось 120 кг. воздуха и два твердотопливных генератора кислорода ТГК;
2) Средства водообеспечения СВО, служащие для сбора, хранения и распределения запасов воды на МКС для нужд экипажа. Состоят из системы регенерации воды из конденсата СРВ-К2М, средств водообеспечения на запасах воды СВО-3В (раздача и подогрев воды), системы хранения воды «Родник» (два бака). При запуске на СМ имелось 210 кг. питьевой воды;
3) Средства санитарно-гигиенического обеспечения ССГО. Они включают ассенизационно-санитарное устройство АСУ-8АМ, умывальник, контейнеры для бытовых отходов, пылесос «Ракета-7С»;
4) Средства обеспечения питания СПО, к которым относятся два электроподогревателя, два бортовых холодильника БХ-3, средства приема пищи, контейнеры рационов питания и сами рационы питания. Перед стартом на СМ было загружено 96 кг. пищи;
5) Средства индивидуальной защиты, состоящие из двух скафандров «Орлан-М» с принадлежностями;
6) Средства обнаружения и сигнализации о пожарной ситуации «Сигнал-ВМ», обеспечивающие обнаружение дыма, срабатывание сигнализации и автоматическое включение программы тушения пожара, изолирующие противогазы, огнетушители.
Медицинское обеспечение. Здоровье членов экипажа, поддержание их нормальной работоспособности в условиях космического полета является одной из основных задач программы МКС. Для этих целей на борту СМ имеются специальные средства, позволяющие контролировать состояние здоровья космонавтов и противодействовать неблагоприятному влиянию факторов космического полета на организм человека.
Средства медицинского контроля и обследования включают в себя комплекс «Гамма-1М» для контроля и регистрации физиологических данных с целью оценки состояния сердечно-сосудистой системы, измеритель массы тела космонавта, анализатор для биохимического исследования крови «Рефлотрон», анализатор мочи «Уролюкс», измеритель объема голени космонавта, аппаратуру «Аргумент-А1-01», аппаратуру медконтроля при работе в открытом космосе «Выход», комплекс «Плазма», кардиорегистратор. Все это оборудование, кроме уже стоявшего при запуске на СМ комплекса «Гамма-1М», будет доставляться на борт в ходе полета.
Средства контроля чистоты атмосферы состоят из двух приборов: адсорбционного концентратора АК-1 для оценки содержания в атмосфере токсичных органических микропримесей и микробного пробоотборника «Экосфера» для определения видов и количества содержащихся в воздухе микроорганизмов.
Средства профилактики неблагоприятного воздействия невесомости состоят из пневмовакуумного костюма ПВК-1 «Чибис» для создания отрицательного давления на нижнюю половину туловища космонавта, электростимулятора «Тонус-3» для предотвращения мышечной атрофии, тренажера «бегущая дорожка» УКТФ-4, велоэргометра ВБ-5М для предупреждения мышечной детренированности ног и рук, тренировочно-нагрузочного костюма «Пингвин» для создания дополнительной нагрузки на опорно-двигательный аппарат космонавта. Кроме аппаратуры «Тонус-3», все это оборудование попадет на борт СМ после запуска, в ходе полета.
Средства санитарно-гигиенического обеспечения «Звезды» включают влажные и сухие салфетки и полотенца, шампунь «Аэлита», набор для личной гигиены «Комфорт-1», бритву «Харьков», спальные принадлежности (спальный мешок СПМ-2МН и вкладыш к нему), а также комплекты одежды из хлопкольняного белья, костюма оператора и утепленного комбинезона.
Внутренний интерьер СМ «Звезда» во время полета. Фото: NASA
Также на СМ имеются или будут доставлены позже:
- аппаратура сброса обтекателей АСО;
- средства микрометеоритного контроля СММК, состоящие из блока электроники и пяти конденсаторных датчиков;
- средства радиационного контроля (9 дозиметров);
- средства технического обслуживания и ремонта;
- средства воздухообмена;
- видеокомплекс LIV;
- кинофотоаппаратура – фотоаппарат Hasselblad 500EL\M с комплектом принадлежностей, киноаппарат Bolie R16B Reflex Control с комплектом принадлежностей, фотоаппарат Nikon GM-2, фотовспышки, софиты, различные аксессуары;
- музыкальный комплекс «Агат-2» с видеомагнитофоном, аудиомагнитофоном, проигрывателем CD-дисков, акустическими колонками, эквалайзером.
Из научной аппаратуры на СМ пока планируется доставить и установить только российско-французско-бельгийский атмосферный спектрометр MIRAS. MIRAS состоит из внешнего блока MEX (спектрометр и гелиостат, общая масса – 120 кг.), внутреннего блока электроники EMIR и управляющего компьютера. Прибор предназначен для измерения профилей концентрации малых составляющих атмосферы методом инфракрасной абсорбционной спектроскопии во время восхода и захода Солнца.
Статья подготовлена по материалам РКК «Энергия», Роскосмос, ЦПК им. Ю.А. Гагарина, ГНПЦ им. Хруничева, журнала «Новости космонавтики».
#Космос #МКС #Космонавтика #Пилотируемые_полеты #Байконур #научные_исследования #астронавт #космонавт #NASA #Роскосмос
