Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,899

ОБ ОПЕРАТИВНОМ УПРАВЛЕНИИ КА «РЕСУРС-ДК1»

Соколов Н.Л. Бендяков В.Ф.
Космический аппарат «Ресурс-ДК1» предназначен для оперативного получения высокоинформативных изображений и научной информации. Управление КА осуществляется из ЦУП ЦНИИмаш, г. Королев, Московской области. Разработчиком КА является ГНП РКЦ «ЦСКБ-Прогресс», г. Самара. За три года активного существования на орбите КА осуществил около 6140 сеансов передачи целевой информации на наземные пункты. В настоящее время от многочисленных потребителей продолжают поступать заявки на различные виды информации.
КА «Ресурс-ДК1»
ЦУП ЦНИИмаш
управление
целевая аппаратура
задачи управления
итоги

1. Введение

Завершены три года активного существования космического аппарата (КА) «Ресурс-ДК1», выведенного на орбиту искусственного спутника Земли 15.06.2006г. ракетой-носителем "Союз-У" с космодрома "Байконур".

Параметры рабочей орбиты: максимальная высота 604 км, минимальная высота 306 км, наклонение 70,4°, период обращения 94,02 минуты.

С 15.09.2006 г. после завершения этапа летных испытаний КА «Ресурс-ДК1» решением Государственной комиссии был переведен в режим штатной эксплуатации для получения целевой информации.

КА оптико-электронного наблюдения «Ресурс-ДК1» является многоцелевым искусственным спутником Земли и предназначен для многоспектрального дистанционного зондирования земной поверхности и обеспечивает [1]:

- оперативное получение высокоинформативных изображений в различных диапазонах видимого спектра с заданным качеством и количеством;

- доставку видео и научной информации по радиоканалу непосредственно на средства наземной инфраструктуры в масштабе времени близком, к реальному.

Заказчиком КА является Федеральное космическое агентство (Роскосмос). Разработчиком-изготовителем является Государственный научно-производственный ракетно-космический центр (ГНПРКЦ) «ЦСКБ-Прогресс», г. Самара в кооперации с предприятиями - ОАО «Красногорский завод», НПП «ОПТЕКС», ФГУП НИИ ТП, ФГУП РНИИ КП. Управление полетом КА осуществляется из Центра управления полетами (ЦУП ЦНИИМаш), город Королев Московской области.

2. Состав и задачи целевой и научной аппаратуры КА «Ресурс-ДК1»

Целевая аппаратура используется для получения информации дистанционного зондирования Земли по заявкам потребителей, научная аппаратура предназначена для изучения космического пространства.

В состав целевой аппаратуры входят:

- оптикоэлектронная аппаратура «Геотон-Л1», предназначенная для формирования изображения в плоскости чувствительных элементов;

- система приема и преобразования информации «Сангур-1»;

- бортовая аппаратура высокоскоростной радиолинии (ВРЛ), предназначенная для приема, хранения и передачи с высокой скоростью на Землю информации, полученной с целевой и научной аппаратуры.

Комплекс аппаратуры «Геотон-Л1», «Сангур-1» и ВРЛ позволяет обеспечить космические снимки заданной территории поверхности Земли по заявкам потребителей. Аппаратура позволяет осуществить съемку с разрешением на местности не менее 1 метра в панхроматическом диапазоне и от 2-х до 3-х метров в трех узких спектральных диапазонах. Ее производительность - до 700 000 км2 в сутки.

Информация, полученная с КА, может быть использована для решения раз­личных социально-экономических задач, в том числе:

- информационное обеспечение рационального природопользования и хозяйственной деятельности: составление кадастров природных ресурсов, топографическое и тематическое картографирование;

- контроль состояния источников загрязнения атмосферы, воды и почвы с целью обеспечения природоохранных органов федерального и регионального уровней информацией для принятия управленческих решений;

- оперативный контроль чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера с целью эффективного планирования и своевременного проведения мероприятий по ликвидации их последствий.

На КА установлена научная аппаратура:

- итальянская аппаратура «Памела», предназначенная для поиска и исследования античастиц ядерного и электронно-позитронного состава первичных космических лучей в околоземном пространстве с целью решения фундаментальных проблем в области космологии. Состав участников эксперимента - Италия, Россия, Швеция, США, Германия;

- российская аппаратура «Арина» разработки МИФИ, предназначенная для регистрации высокоэнергичных электронов и протонов, их идентификации, выделения всплесков высокоэнергичных частиц - предвестников землетрясений.

3. Кооперация участников управления КА

Согласно концепции Роскосмоса, задачи управления КА научного и социально - экономического назначения (НСЭН), в том числе и КА «Ресурс-ДК 1», были возложены на ЦУП ЦНИИМаш. В ЦУП ЦНИИМаш созданы и неоднократно апробированы технические и программные средства, подготовлены квалифицированные специалисты, организована надежная связь со многими российскими и зарубежными организациями.

Для выполнения программы полета КА «Ресурс-ДК 1» была создана Главная оперативная группа управления (ГОГУ). Функции руководителя и заместителей руководителя полета, сменных руководителей полета, руководителей групп планирования и анализа были возложены на специалистов ЦУП ЦНИИМаш.

Головной организацией по КА "Ресурс-ДК 1" являлся ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс». На их представителей в ГОГУ были возложены функции технического руководства при управлении КА.

Головной организацией по наземному комплексу управления КА "Ресурс-ДК1" являлся Научно-исследовательский институт точных приборов.

Головной организацией по использованию КА "Ресурс-ДК1" в интересах решения целевых задач - Главным оператором КА являлся Научный центр оперативного мониторинга Земли.

4. Основные задачи управления полетом

Для обеспечения эксплуатации КА по целевому применению персонал управления в этот период решал следующие задачи:

- командно-программно-контрольного обеспечения;

- баллистико-навигационного обеспечения;

- информационно-телеметрического обеспечения;

- информационного взаимодействия ЦУП-ЦНИИМаш с организациями, участвующими в управлении КА;

- оперативного анализа работоспо­собности бортовой аппаратуры по данным телеметрической информации, включая выработку рекомендаций по выдаче командных воздействий на КА;

- детального анализа работоспособности бортовой аппаратуры с целью выявления тенденций и особенностей функционирования приборов. Это дает возможность скорректировать программу управления с целью обеспечения более эффективного получения целевой информации;

- расчета рабочих программ для закладки на борт;

- реализации программ сеансов связи с КА.

Программы включали в себя списки разовых команд немедленного исполнения и программные команды, отрабатываемые бортовым комплексом управления в заданное время.

Закладка на борт рабочей программы целевой аппаратуры проводилась с воз­можностью оперативной коррекции режимов съемки, на основе исходных данных, полученных из КТОИ;

Качественное выполнение задач управления КА позволяло с максимальной эффективностью реализовать программу управления бортовой аппаратуры, оперативно получать целевую информацию.

5. Состав и принципы построения аппаратно - программных средств ЦУПКА

Аппаратно-программные средства состоят из блоков, обеспечивающих независимое выполнение следующих специфических функций управления КА «Ре-сурс-ДК1»:

- формирования планов полета и массивов командно-программной информации;

- диагностирования состояния работоспособности бортовой аппаратуры КА;

- расчета прогноза движения КА, светотеневой обстановки, зон радиовидимости;

- обмена полетными данными с предприятиями Главного конструктора, Главного оператора, разработчиков бортовой аппаратуры.

Кроме того, для обеспечения управления привлекались средства инфраструктуры ЦУП ЦНИИмаш: комплекс внешних информационных обменов, приема полных потоков телеметрической информации, передачи командно - программной информации на наземные средства управления, локальная вычислительная сеть, средства связи.

Для обеспечения управления КА в ЦУП ЦНИИмаш были созданы высокотехнологичные аппаратно - программные средства. При этом была реализована направленность на достижение следующих целей [2]:

- оперативность выполнения функций управления. Это было достигнуто с использованием параллельного решения задач управления. Вычислительный сервер выполнял только функции базы данных о полетной информации, а все функциональные задачи параллельно решались на персональных компьютерах.

- надежность решения задач управления. При этом использовался принцип горячего резервирования. В случаях неисправностей сервера или компьютеров ре­шение задач автоматически переводилось на резервные средства без информационных и временных потерь.

- информационная безопасность вычислительного процесса. Для этого применялись как программные, так и аппаратные средства защиты информации (минимизация доступа входной информации через внешние устройства), реализованные группой СОБИ (система обеспечения безопасности информации).

6. Особенности управления КА

Одним из основных достоинств объекта «Ресурс-ДК1» являлось возможность оперативной коррекции бортового программно-математического обеспечения с помощью командных воздействий, выдаваемых из ЦУП. Благодаря такой возможности персоналу ГОГУ удавалось оперативно парировать обнаруженные неисправности в работе бортовой аппаратуры КА, предотвращать развитие нештатных ситуаций и тем самым существенно повы­сить эффективность управления КА.

Другое достоинство заключалось в возможности самодиагностирования со­стояния работоспособности бортовых систем. На основе оценки телеметрической информации предусмотрено автоматическое выявление неисправностей или сбоев в работе бортовой аппаратуры и выдача команд либо для переключения неисправных блоков на дублирующие, либо для выключения целевой и научной аппаратуры. В последнем случае персонал ГОГУ организовывал работы по выяснению причин неисправностей и вырабатывал программы управления для восстановления нормальной работы КА.

Научная аппаратура «Памела» и «Арина» работали в режиме мониторинга, т.е. осуществляли непрерывные измерения и исследования научных данных. Бортовой комплекс, состоящий из аппаратуры «Геотон-Л1», «Сангур-1» и ВРЛ, обеспечивал получение космических снимков заданных районов Земли и работал в соответствии с исходными данными Главного оператора, передаваемых из ЦУП на борт КА.

КА «Ресурс ДК1» имеет возможность коррекции орбиты. Для этого преду­смотрена комплексная двигательная установка (КДУ). С помощью КДУ на пятидесятом витке был осуществлен двухимпульсный маневр перехода КА на рабочую орбиту. За период эксплуатации с 15.06.06г. потребовалось лишь однажды производить подъем орбиты с помощью КДУ: так на витке 14876 04.02.2009г. была включена КДУ и за счет расхода 11,2 кг топлива была поднята орбита на 10 км. При помощи КДУ по окончании эксплуатации КА «Ресурс-ДК1», запланировано его затопление в акватории Тихого океана.

Система управления движением позволяла получать снимки не только «в плане», но и проводить азимутальные съемки, благодаря чему стала возможна съемка маршрутов, расположенных под углом к трассе полета спутника и, следовательно, увеличение площади снимаемой поверхности.

7. Основные итоги управления КА

К моменту завершения трехлетнего срока эксплуатации КА совершил 16300 витков вокруг Земли, в течение этого срока проведено более 3880 сеансов связи по командной радиолинии и более 2300 телеметрических сеансов. Осуществлено около 6140 сеансов передачи целевой информации, в том числе и информации, полученной с научной аппаратуры. С использова­нием целевой аппаратуры были получены изображения по заявкам потребителей. За три года полета со спутника получены космические снимки с площади более
57 млн. км2 поверхности Земли. С использованием аппаратуры «Геотон-Л1» и «Сангур-1» было осуществлено более 18500 маршрутов съемки. Наработка аппаратуры «Памела» составила более 23500 часов, наработка аппаратуры «Арина» более 24700 часов. Аппаратура ВРЛ произвела запись информации в 28900 режимах, которую передала на наземные пункты приема в 6140 сеансах. Использовались два постоянно-действующих пункта приема целевой информации, расположенные в г. Москве и
г. Улан-Уде.

Получаемые космические снимки пользуются значительным спросом потребителей, в том числе российских организаций Минтранса, Минприроды, МЧС и других ведомств. Опыт эксплуатации КА показал, что конкурентными преимуществами получаемых снимков является достаточно широкий размер кадра - 28-48 км в зависимости от высоты орбиты и высокое разрешение в спектральных зонах - на 1 -2 и З метра.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1.  Космический аппарат «Ресурс-ДК1». Центр управления полетами. ЦНИИмаш. 2006. С.4.

2.  Удалой В.А., Иванов Н.М.,
Соколов Н.Л. Оптимизация структурного состава универсального ЦУП автоматическими КА. Международный симпозиум Аэрокосмические приборные технологии, г. Санкт-Петербург. 2002. С. 10.


Библиографическая ссылка

Соколов Н.Л., Бендяков В.Ф. ОБ ОПЕРАТИВНОМ УПРАВЛЕНИИ КА «РЕСУРС-ДК1» // Современные наукоемкие технологии. – 2009. – № 10. – С. 37-41;
URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=25726 (дата обращения: 02.12.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074