Статьи журнала - Космическая техника и технологии
Все статьи: 488
Статья научная
Ежегодно на территории Российской Федерации происходит до 70 крупных наводнений. В зону возможного бедствия могут попадать десятки тысяч населённых пунктов, в которых проживает до 5 млн человек. Для предотвращения жертв среди населения и ущерба для экономики необходимо своевременно обнаружить угрозы и провести превентивные мероприятия. Данные дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) из космоса являются одним из основных источников достоверной и своевременной информации о наводнениях. Для всесторонней оценки обстановки, связанной с наводнениями, требуется получать данные ДЗЗ различного разрешения и масштаба (охвата территории). В настоящее время пользователям доступен обширный перечень источников открытых данных ДЗЗ, в т. ч. с возможностью непосредственного получения данных на собственные аппаратно-программные комплексы приёма. Авторами предлагается методология построения системы обработки данных ДЗЗ для мониторинга наводнений, которая базируется на открытых данных ДЗЗ и открытом программном обеспечении, в т. ч. для работы с большими данными. Эта система позволяет выстроить цепочку обработки данных ДЗЗ с момента получения данных и до готового тематического продукта.
Бесплатно
Статья научная
В статье приведены предпосылки создания и основные характеристики портативного переносного наземного комплекса приема телеметрической информации, предназначенного для приема и передачи в Центр управления полетами (ЦУП) в реальном масштабе времени данных по спуску космических аппаратов «Союз ТМА» с орбиты искусственного спутника Земли (ОИСЗ), включая процесс разделения отсеков корабля при движении по траектории, проходящей вне зон связи со станциями слежения на территории Российской Федерации. Портативный наземный комплекс разработан на современной системно-технической базе с управляемым программно-математическим обеспечением, прост в эксплуатации. При этом впервые в качестве основного канала передачи полного потока телеметрической информации в ЦУП использовалась сеть Интернет. В период 2011.2015 гг. портативный наземный комплекс надежно обеспечил прием телеметрии на всех спусках кораблей «Союз ТМА» с ОИСЗ в режиме передачи информации в ЦУП в реальном масштабе времени.
Бесплатно
Постреляционная система управления базой данных на основе словарной технологии
Статья научная
Предстоящий этап преобразований по расширению границ применения информационных технологий в деятельности предприятий ракетно-космической отрасли подразумевает значительный рост потоков обрабатываемой информации. Для надёжного и безопасного хранения, передачи, классификации и последующего анализа информации различного вида необходимо располагать технологиями, способными поддержать не только внутреннюю деятельность предприятия, но и предоставить возможность прогнозирования стоимости и сроков выполнения опытно-конструкторских работ, основываясь на высоких требованиях к изделиям ракетно-космической техники и текущих производственных условиях. Болъшие объёмы данных, а также их структурное разнообразие существенно влияют как на сложность проектирования реляционных баз данных, так и на скорость выполнения запросов. Отказ от однозначности полей в реляционной базе данных (отказ от требований первой нормальной формы) приводит к постреляционной модели данных. В постреляционной модели данных существенно сокращается количество таблиц (за счёт их вложения) при сохранении простоты структуры и возможности объектного подхода. При построении системы управления постреляционной базой данных возникает множество технических проблем, связанных с хранением и доступом к данным. Авторы предлагают их решение путём построения системы управления постреляционной базы данных на основе словарной технологии. Разработанная авторами словарная технология обладает функциональной полнотой и высокой скоростью работы с информацией, представленной в лексикографическом виде. Блочное построение базы данных позволяет представить данные в виде многомерных кубов, что присуще многомерным базам данных. Хранение данных организовано в виде словарей, количество которых определяется количеством блоков, количеством атрибутов и способом представления таблиц с учётом возможности ведения вложенных таблиц. Управление большим количеством словарей реализовано в виде словарного диспетчера. Диспетчер на основе словаря организует доступ ко всем составляющим словарей базы данных. Построение словаря специальной структуры решает задачу пополнения базы данных без существенной перестройки словаря хранения данных, при этом нет необходимости использования процедур индексации. Структура данных описана в словаре-справочнике, что позволяет оперативно изменять структуру базы данных без необходимости коррекции хранения данных. Для выполнения запросов разработан словарный язык запросов, позволяющий задавать множество условий для отбора информации. Данный подход представляется перспективным в плане создания промышленных систем управления базами данных.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается применение наземного комплекса управления перспективными пилотируемыми космическими аппаратами (НКУ ПКА), включая Российскую орбитальную станцию и пилотируемый транспортный корабль, при выведении и функционировании их на околоземных и окололунных орбитах. Для непосредственного и ретрансляционного контроля ПКА и управления их полётом предлагается использовать универсальную наземную станцию командно-измерительной системы (УНС КИС) с программно определяемой структурой сигнала. С помощью имитационного моделирования оптимизирована схема размещения УНС КИС при запуске ПКА с космодрома Восточный на разные орбиты. В статье также сформулированы научнотехнические проблемы создания НКУ ПКА.
Бесплатно
Построение оптической лунной навигационной системы на базе космических аппаратов АО "НПО Лавочкина"
Статья научная
Рассматривается задача создания оптической системы глобального позиционирования на Луне метровой точности, предназначенной для обслуживания ограниченного числа абонентов. Показано, что оптимальным решением задачи будет непрерывный контроль положений световых лазерных маяков на поверхности Луны с борта искусственного спутника Луны, оснащенного бортовой телекамерой, а также - с борта космического аппарата, помещенного в точки Лагранжа (L1 и L2) системы Земля - Луна. Показана возможность реализации глобальной оптической лунной навигационной связной системы на базе космических систем создаваемых в АО «НПО Лавочкина» космических проектов: обсерватории «Спектр-УФ», лунных аппаратов «Луна-25» и «Луна-26». Использование данных космических систем позволит перевести создание навигационной связной системы, как части будущей инженерной инфраструктуры освоения Луны, в реальную плоскость.
Бесплатно
Статья научная
В статье описывается новый подход к анализу состояния теплозащитного покрытия спускаемого аппарата пилотируемого корабля «Союз». Разработана математическая модель, позволяющая на основании набора цифровых фотографий наружной поверхности спускаемого аппарата строить ее развертку. В основу модели заложен принцип перспективных преобразований трехмерного объекта при построении его проекции на видовую плоскость. Приведены условия и допущения при математической обработке фотографий. Описана методика фотографирования и построения развертки. Приведены примеры последующей обработки развертки для получения дополнительной информации по состоянию теплозащитного покрытия и полученные результаты. Показано, что использование указанной методики существенно улучшает точность построения схемы состояния теплозащитного покрытия и в значительной степени облегчает сравнительный анализ состояния теплозащитного покрытия разных аппаратов.
Бесплатно
Статья научная
Создание микроконтроллерной системы управления двигателем-маховиком для высокодинамичных космических аппаратов на российской элементно-компонентной базе позволило сформулировать постановку задачи по поиску функции управления в режиме заданной скорости вращения ротора двигателя-маховика. В данной статье изложен один из возможных вариантов математического исследования поставленной задачи, а именно - применение структурного анализа, базирующегося на теории графов. В рамках решения поставленной задачи был построен граф отработки новой требуемой скорости, а для рассмотрения варианта стохастического случая построены характеризующие его матрицы инцидентности и смежности. Поставленная задача была решена с помощью степенной матрицы, преобразующей множество смежных матриц графа допустимых маршрутов решения, найдена функция управления в реальном масштабе времени. По итогам проделанной работы осуществлены натурные испытания созданной функции управления скоростью вращения ротора двигателя-маховика, построена математическая модель функции управления в реальном масштабе времени, и сделаны выводы о возможности внедрения результатов данного исследования.
Бесплатно
Статья научная
Достоверность нагрузок, действующих на элементы конструкции космических аппаратов, во многом зависит от точности их расчетных конечно-элементных моделей. Рассматривается процесс верификации математических моделей изделий ракетно-космической техники, который включает в себя следующие этапы: разработка моделей, подготовка и проведение модальных испытаний, корреляционный анализ и корректировка моделей.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются практические результаты внедрения интерактивной мультиагентной системы построения программы полета, грузопотока и расчета ресурсов Российского сегмента Международной космической станции (МАС «Программа полета и грузопоток»). Описываются основные этапы создания проекта от технического задания до промышленной эксплуатации системы. Дается краткое описание программных модулей системы, каждый из которых обеспечивает формирование и контроль реализации планов по одной из областей обслуживания станции. Описываются результаты внедрения системы: новые функциональные возможности, повышение гибкости и оперативности в принятии решений, увеличение эффективности использования ресурсов Международной космической станции, интеграция с уже существующими информационными системами РКК «Энергия». Дается оценка эффективности применения разработанной системы, и намечаются перспективы ее развития.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрено практическое применение автоматизированных систем управления для изготовления изделий вспомогательного производства в машиностроении. В ходе работ был выполнен анализ применяемых на машиностроительных предприятиях отечественных и иностранных систем. Определены текущие проблемы, а также выявлены предпосылки для внедрения автоматизированных систем управления жизненным циклом при изготовлении средств технологического оснащения на предприятиях аэрокосмической отрасли. Представлены пути создания единой системы управления жизненным циклом изделий вспомогательного производства на промышленном предприятии с применением отечественных разработок.
Бесплатно
Статья научная
Предлагается использование лазерного высотомера в качестве резервного измерителя при ручном управлении сближением космических аппаратов (КА) на окололунной орбите. Представлены технические характеристики лазерных и радиолокационных приборов, используемых для измерений при управляемом спуске на поверхность планеты и при сближении КА. Выполнен анализ требований к лазерным высотомерам, предъявляемых к измерительным средствам, используемым при сближении КА. Проведены энергетические расчеты дальности измерений, выполненные с учетом характеристик пассивного КА и требований лазерной безопасности. Рассмотрены методы защиты фотоприемного устройства от перегрузки отраженным сигналом. Определена зависимость ослабления оптического аттенюатора от дальности измерений, обеспечивающего защиту фотоприемного устройства при наличии близкорасположенных диффузно отражающего пассивного КА и уголкового отражателя. Полученные результаты показывают принципиальную возможность применения лазерного высотомера для ручного управления сближением КА на окололунной орбите.
Бесплатно
Применение мембранной аппаратуры для регенерации санитарно-гигиенической воды на космической станции
Статья научная
В состав комплекса систем жизнеобеспечения космической станции предполагается введение средств санитарно-гигиенического обеспечения (ССГО) водными процедурами и системы регенерации санитарно-гигиенической воды (СРВ-СГ). Российская концепция подразумевает организацию отдельного контура санитарногигиенического водообеспечения. С целью повышения комфорта пребывания экипажа на космической станции предполагается введение на борт следующих ССГО: устройства для мытья рук и лица (умывальника), оборудования для мытья тела, сауны, стиральной машины. Предполагается, что данное оборудование будет работать совместно с системой регенерации воды СРВ-СГ. При проведении водных процедур экипаж будет использовать аналогичные общепринятым жидкие моющие средства, минимально загрязняющие атмосферу. В материалах статьи экспериментально подтверждена эффективность метода обратного осмоса применительно к очистке санитарно-гигиенической воды. Прототип системы СРВ-СГ обеспечил требуемое качество очищенной воды, позволил оценить показатели очистки и ресурсные характеристики разрабатываемой системы. Исходя из характеристик макетных образцов и штатного оборудования, проведена оценка затрат массы при введении на борт МКС различного набора ССГО совместно с системой СРВ-СГ.
Бесплатно
Статья научная
Представлена краткая эволюция технологий получения белого свечения светодиодов для использования их в осветительных приборах. Обозначена проблема получения белого, «дневного» света. Представлены полупроводниковый прибор - светодиод - как элемент освещения, его описание и оснащаемые им светильники в космических тренажёрах соответствующих пилотируемых космических аппаратов. Проведён анализ светильников в системе внутреннего освещения космических тренажёров модулей Российского сегмента Между -народной космической станции. Отмечены положительные и отрицательные стороны применявшихся ранее люминесцентных и используемых в настоящее время светодиодных источников излучения. В качестве примера рассмотрен светильник светодиодный ССД305 общего освещения космического тренажёра малого исследовательского модуля «Поиск». Выделены особенности разработки системы внутреннего освещения для пилотируемых космических аппаратов. Представлены светильник светодиодный варьируемый ССД311 и перспективная система управления светильниками с программно изменяемыми яркостью и спектром для моделирования естественного освещения с целью изучения её положительного воздействия на человека и дальнейшего применения в различного рода замкнутых пространствах и ограниченных объёмах.
Бесплатно
Применение фильтра Калмана к задачам управления причаливанием космических аппаратов
Статья научная
Рассмотрена возможность применения адаптивного наблюдателя с использованием калмановской фильтрации для управления причаливанием крупногабаритного космического аппарата с упругими элементами конструкции к орбитальной станции. Формирование оценок вектора состояния причаливающего космического аппарата базируется на применении модальной декомпозиции его динамического поведения. Указанные оценки минимизируют влияние возрастающей интенсивности нестационарных шумов в сигналах датчиковой аппаратуры, обусловленных переотражением радиосигналов от элементов конструкции орбитальной станции, нарастающими параллаксационными искажениями в процессе сближения и упругими колебаниями конструкции причаливающего аппарата. Изложен алгоритм управления движением космического аппарата в режиме причаливания и стыковки. Приведен сравнительный анализ результатов математического моделирования динамики объекта управления в режиме причаливания как с применением калмановской фильтрации, так и без нее.
Бесплатно
Статья научная
В связи с планированием освоения Луны и дальнего космоса большое значение имеет организация санитарно-гигиенического обеспечения экипажа с замкнутым циклом использования воды. В настоящее время в России и США проводятся работы по исследованию процесса регенерации санитарно-гигиенической воды с использованием обратного осмоса, как наиболее экономичного в части энергозатрат. В то же время, в России разработана и проходит опытную эксплуатацию на Международной космической станции система регенерации воды из урины СРВ-У-РС, основанная на методе вакуумной дистилляции с рекуперацией тепловой энергии, затраты электрической энергии в которой сравнимы с затратами при проведении очистки санитарно-гигиенической воды методом обратного осмоса. Поэтому были организованы и проведены исследования и испытания прототипа комплексной системы регенерации воды из урины и санитарно-гигиенической воды применительно к условиям работы на космической станции. Исследования показали возможность регенерации санитарно-гигиенической воды, в т. ч. в смеси с уриной, методом вакуумной дистилляции в системе типа научной аппаратуры СРВ-У-РС. Полученные результаты обеспечивают разработку комплексной системы регенерации воды из урины и санитарно-гигиенической воды.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена проведению расчётов надёжности пилотируемых космических аппаратов с использованием статистических закономерностей проявления отказов их приборов, блоков и узлов в полёте. Сформулированы критерии зачётности отказов приборов для расчётов надёжности, предложен метод анализа и классификации отказов, позволяющий учитывать различные виды отказов при проведении оценок надёжности. Рассмотрена гипотеза об отсутствии статистически значимых различий вероятностей отдельных зачётных отказов и показана возможность её принятия с использованием дисперсионного анализа. Разработан метод оценки надёжности изделий с использованием функциональной зависимости надёжности от количества проявляющихся в полёте отказов, позволяющий существенно упростить проведение расчётов надёжности сложных изделий, устанавливать допустимое с точки зрения требований к надёжности изделия количество отказов элементов в полёте, исследовать различные схемы изделия по критерию надёжности. Предложен метод оценки нижней границы вероятности выполнения программы полёта пилотируемых космических аппаратов на основании анализа видов, последствий и критичности отказов, обоснована возможность оптимизации резервирования изделия на основе требований по отказоустойчивости.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты разработки и верификации алгоритмов интегрирования движения космического аппарата вокруг центра масс как твёрдого тела. Алгоритмы разработаны на языке высокого уровня С++ как прототипы и элементы алгоритмов бортового программного обеспечения системы управления движением и навигации перспективных космических аппаратов. Разработаны пять алгоритмов интегрирования с постоянным шагом на основе модифицированного метода дискретных лагранжианов Мозера-Веселова и схемы расщепления Штёрмера-Верле второго порядка. Эти алгоритмы обеспечивают, соответственно, точности 2, 4, 6, 8 и 10-го порядков по шагу интегрирования для задач свободного углового движения твёрдого тела (FRB - free rigid body motion) и улучшают точность прогноза вращения под действием потенциальных и непотенциальных обобщённых сил (TRB - torqued rigid body motion). Потенциальными воздействиями являются воздействия сил гравитации и, отчасти, аэродинамики. Разработаны также два алгоритма интегрирования с переменным шагом по времени, дающие относительные точности выше 10-го порядка для гладких задач. Для верификации алгоритмов разработан комплекс взаимодействующих программ в средах Visual C++ и MATLAB. Применялось масштабирование фазовых переменных, интегралов движения и времени. Приведены краткие описания алгоритмов и методов их тестирования, результаты верификации и рекомендации по выбору точностей, величин интервала и шага интегрирования. В качестве исходных данных использованы инерционно-массовые характеристики сборок проектируемой Российской орбитальной станции.
Бесплатно
Прогнозирование остаточного срока активного существования космического аппарата
Статья научная
Изложены методы математической статистики, позволяющие следить за качеством космических аппаратов в ходе их производства и заблаговременно сигнализировать о возможных нарушениях при контроле качества аппаратуры. Представлен алгоритм по определению среднего количества отказов в целом за все установленные наработки и за наработку, на которую необходимо установить прогноз. Установлено, что прогнозирование среднего количества отказов по изделиям космической техники в целом необходимо выполнять, когда по отдельным агрегатам наблюдается небольшое количество отказов и прогнозирование их за назначенную наработку по этим агрегатам имеет значительные погрешности. Представлены общие принципы, позволяющие проверить, насколько точным и устойчивым является производственный процесс, а также определить параметры распределения нестандартных отклонений в случае устойчивого технологического процесса.
Бесплатно
