Взлёт, 2016 № 07-08 (139-140)
Шрифт:
Около 30 лет назад начались работы, направленные на увеличение надежности, безотказности и автономности всего аппарата в целом, на снижение зависимости от навигационного обеспечения и управления с Земли. Круг задач модернизации постоянно расширялся, не затрагивая при этом компоновку и внешний вид корабля: изменения вносились в конструкцию лишь при возникновении реальной проблемы, которую не мог решить имеющийся вариант.
С начала 2000-х гг. все модернизации «союзов» в основном связаны с заменой приборов, входящих в систему управления: компьютерные технологии развивались, аппаратура становилась все более совершенной. К тому же актуальной стала задача изменения комплектации
Первым этапом «цифровой» модернизации космического корабля стало создание модификации «Союз ТМА-М». На нем был осуществлен переход на новые компьютеры бортового цифрового вычислительного комплекса ЦВМ-101 и блоки согласующих устройств БУС101-1 и БУС101-2. Также на борту установили новую цифровую малогабаритную информационно-телеметрическую систему МБИТС. Эти новшества, включая сложное программное обеспечение, вводились и отрабатывались на беспилотных «грузовиках» типа «Прогресс М-М» (серия автоматических транспортных грузовых кораблей 11Ф615А60), и только после успешных летных испытаний они переносились на пилотируемую технику.
Первый старт корабля «Союз ТМА-М» состоялся 7 октября 2010 г. Но за год до этого возникла проблема вывода из эксплуатации морально устаревших станций систем «Квант» и «Кама» в наземном автоматизированном комплексе управления и соответствующем изменении бортовой аппаратуры. В результате, Ракетнокосмическая корпорация «Энергия» — производитель кораблей «Прогресс М-М» и «Союз ТМА-М» — начала разработку новой модификации, получившей название «Союз МС».
Основные изменения, внедренные на «Союзе МС», в той или иной мере затронули как конструкцию корабля, так и его основные системы — управления движением и навигации, радиоэлектронику, стыковки и внутреннего перехода, телевидения, бортовых измерений, электропитания, обеспечения теплового режима, связи и пеленгации, комбинированную двигательную установку и средства приземления.
«Союз МС-01» во время испытаний на Байконуре
В системе управления движением и навигации (СУДН) аппаратуру измерения параметров относительного движения «Курс А» заменили модернизированным «Курсом НА» (расположен в бытовом отсеке корабля), снизив энергопотребление и уменьшив массу блоков. В состав системы введена аппаратура спутниковой навигации АСН-КСЮ, которая монтируется на поверхности бытового отсека. Она предназначена для автономного определения параметров движения корабля по сигналам от спутников навигационных систем ГЛОНАСС и ОР8. Доработка позволила решить задачу точного определения координат и скорости корабля на орбите без привлечения дополнительных наземных средств и исключить устаревшую аппаратуру радиоконтроля орбиты.
В связи с прекращением производства комплектующих элементов блок датчиков угловых скоростей БДУС-3М заменен на новый — БДУС-3А. Аналоговый блок управления перемещением и ориентацией уступил место современному цифровому блоку управления резервным контуром. Устаревший светильник СМИ-4 (служил для освещения стыковочной мишени МКС при стыковке) заменен современным светодиодным СФОК, установленным в передней части бытового отсека.
В связи с изменением схемы размещения двигателей причаливания и ориентации на приборно-агрегатном
Бортовая радиотехническая система (БРТС) «Квант-В» заменена более современной ЕКТС — последняя расположена в приборно-агрегатном отсеке, работает в 8-диапазоне и имеет возможность использования спутникового канала связи. В отличие от своей предшественницы, ЕКТС использует единый цифровой канал передачи данных и позволяет вне зоны радиовидимости наземных станций задействовать для связи с Землей новую многофункциональную космическую систему ретрансляции (МКСР) «Луч». Три спутника-ретранслятора из состава этой системы передают информацию на расположенные на территории России наземные станции «Клен-Р», когда корабль находится вне зоны прямой радиовидимости.
Преимущество новой системы связи — в возможности контролировать все телеметрируемые параметры, управлять кораблем и поддерживать связь с экипажем, в т.ч. через видеотрансляцию в постоянном режиме. Существующие на сегодня возможности наземных станций и спутниковой группировки позволяют делать это на протяжении 70% длительности полета корабля вокруг Земли. Постоянная и полная связь с экипажем станет возможна после введения в строй третьей станции «Клен-Р» на космодроме Восточный. Ее комплексные испытания планируется завершить в текущем году.
Система ЕКТС создавалась с учетом рекомендаций Международного консультативного комитета по космическим системам передачи данных CCDS и полностью соответствует требованиям международных стандартов, действующих в отношении европейских спутников-ретрансляторов DRS и американских TDRSS.
Значительной модернизации подверглась система стыковки и внутреннего перехода ССВП, расположенная в носовой части корабля — на торце бытового отсека. В ней применены приводы стыковочного механизма и герметизации стыка с дублированными электродвигателями, что позволило повысить надежность ССВП.
Аналоговый передатчик телевизионной системы (ТВС) «Клест-М» заменен на современный цифровой, с кодированием видеоизображения в формате MPEG-2. Доработка позволила снизить влияние индустриальных помех на качество принимаемого изображения.
Система записи информации в системе бортовых измерений (СБИ) заменена на более совершенную СЗИ-М, выполненную на современной элементной базе с использованием отечественных электронных и радиотехнических компонентов и обеспечивает отображение телеметрической информации на пульте космонавтов.
Поскольку СЗИ-М выполняет функцию своеобразного «черного ящика» корабля, о ней стоит рассказать немного подробнее. Система состоит из двух блоков сбора информации и одного спасаемого накопителя УН-М в ударотеплозащищенном корпусе — небольшого прибора, спрятанного под креслом пилота корабля. В ходе полета он может собирать, регистрировать и сохранять информацию, поступающую с датчико-преобразующей аппаратуры, физиологические параметры космонавтов и аудиоинформацию.
Блоки сбора данных проводят программный опрос датчиков, размещенных на корабле, и передают собранную информацию в защищенный спасаемый накопитель, способный сохранить не менее 4 Гбайт данных при ударе о землю со скоростью до 150 м/с и в течение 30 минут выдержать температуру до 700°С. Важной особенностью СЗИ-М является возможность многократного применения. После возвращения космонавтов на Землю и посадки корабля считанная информация обрабатывается. Затем система СЗИ-М направляется на предприятие-изготовитель для технического обслуживания и подготовки к следующему полету. Каждая система может побывать в космосе до 10 раз, а количество циклов перезаписи СЗИ-М составляет не менее 100 тысяч.