Перспективы развития наземного комплекса управления космическими аппаратами дальних космических миссий

Язык труда и переводы:
УДК:
629.78
Дата публикации:
21 января 2023, 14:31
Категория:
Секция 17. Системы управления космических аппаратов и комплексов
Авторы
Гедзюн Виктор Станиславович
ФГБНУ «Аналитический центр»
Жуков Александр Олегович
ФГБНУ «Аналитический центр», Института астрономии РАН
Бондарева Марина Константиновна
ФГБНУ «Аналитический центр»
Бондарев Максим Николаевич
ФГБНУ «Аналитический центр»
Аннотация:
Рассмотрены проблемные вопросы и современные требования к перспективным наземным комплексам управления космическими аппаратами дальнего космоса. Представлен анализ состояния наземного комплекса управления и раскрыты направления его развития на основе модернизации существующих средств. Сделан вывод о перспективности применения новых технологий для освоения дальнего космоса на траекториях полета к Луне, Марсу, другим небесным телам Солнечной системы, объектам напланетной и межпланетной инфраструктуры.
Ключевые слова:
наземный комплекс управления, дальний космический аппарат, сеть, технология управления, инфраструктура
Основной текст труда

Наземный комплекс управления (НКУ) дальними космическими аппаратами (ДКА) — комплекс программно-аппаратных решений для автоматизированного управления ДКА, планирования сеансов связи и научных экспериментов, обработки полученных данных с ДКА. В настоящее время главной задачей перспективного наземного комплекса управления (НКУ) дальними космическими аппаратами (ДКА) является обеспечение исследования дальнего космоса — изучение небесных тел, процессов их формирования и эволюции в Солнечной системе и Вселенной в целом. Технические характеристики нового поколения НКУ ДКА должны соответствовать последним достижениям науки и техники, что позволит осуществлять управление в непрерывном режиме радиосвязи и нивелировать проблемные вопросы.

Проблемные вопросы существующего НКУ ДКА: необходимость осуществления радиосвязи на расстояниях сотен и тысяч миллионов километров; время распространения сигнала от нескольких десятков минут до нескольких часов; дополнительные требования к наземным средствам — к точности наведения этих антенн при слежении за КА — доли угловых минут, высокая чувствительность приемных устройств; большие антенны с диаметром параболического зеркала, мощность передающих устройств десятки и сотни киловатт мощности в непрерывном режиме; долговременная стабильность излучаемых и гетеродинных частот комплексов дальней космической связи должна быть очень велика (1×10–13–1×10–15) [1, 2]. Необходимо обеспечивать высокую достоверность команд управления, также при осуществлении управления ДКА в автоматическом режиме [1–4].

На сегодняшний день вновь разрабатываемые КА для исследования дальнего космоса и соответствующие наземные средства должны работать в отведенных для этого диапазонах частот — Х, S и Kа. Требуется разработка следующего поколения наземных средств для управления перспективными ДКА и объединения их в региональные и глобальные сетевые структуры, и создание глобальной радиоинтеферометрической сети НКУ КА дальнего космоса. Учитывая большую стоимость создания антенн, а также большую длительность их жизненного цикла (до 30–40 лет), в перспективном НКУ ДКА будут использоваться существующие антенны П-2500 и ТНА-1500. Антенны прошли восстановительный ремонт и модернизированы для работы в новых диапазонах, а новые комплексы будут разрабатываться на базе антенных систем с диаметрами зеркал 32 и 12 метров.

Необходимо создание эффективной системы поддержки принятия решений в перспективном НКУ КА на основе прогнозирования состояния и развития наземных средств комплекса с использованием передовых методов обработки, анализа и визуализации разнородной информации, получаемой от разнотипных средств. При этом наиболее современным инструментарием поддержки принятия решений в НКУ ДКА является визуальное представление данных и их анализа.

Комплексное развитие перспективного НКУ ДКА позволит реализовать возможности фундаментальных и прикладных радиоастрономических исследований, проведение научных исследований: планетной радиолокации; интерферометрии со сверхдлинными базами; радиопросвечивания; радиоастрономии.

Долгосрочное развитие сети НКУ ДКА, которая создается как синтезированная когерентная пространственно-временная радиоизмерительная система, позволит использовать ее как базовую платформу с последующим созданием пространственно-временной системы наземно-космической связи и навигации Российской Федерации. Это позволит решать задачи для российских и международных пилотируемых и автоматических КА — задачи непрерывного и устойчивого управления; связи и навигации, в том числе при выполнении программ освоения дальнего космоса на траекториях полета к Луне, Марсу, другим небесным телам Солнечной системы; объектов напланетной и межпланетной инфраструктуры, а также задачи обеспечения проведения фундаментальных научных исследований в дальнем космосе.

Грант
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Президента России (проект № НШ-1357.2022.6 «Модели, методы и средства получения и обработки информации о космических объектах в широком спектральном диапазоне электромагнитных волн»).
Литература
  1. Жуков А.О., Минин И.В., Валяев И.Н. и др. Мониторинг космических объектов с использованием перспективных радиотехнических средств. Технологии получения и обработки информации о динамических объектах и системах. Всеросс. науч.-практич. конф.: сб. тез. Москва, ОКБ МЭИ, 2020, с. 153–161.
  2. Иванов К.С., Бондарева М.К. Метод идентификации дефектов бортовых программных комплексов анализа информации космических аппаратов дальних космических миссий. Идентификация систем и задачи управления. X междунар. конф.: тр. Москва, ИПУ им. B.A. Tрапезникова РАН, 2015, с. 967–978.
  3. Иванов И.Г., Бондарева М.К., Иванов К.А. Система оценки технического состояния средств наземного комплекса управления космическими аппаратами. Технологии получения и обработки информации о динамических объектах и системах. II Всеросс. науч.-практич. конф.: сб. тез. Москва, ОКБ МЭИ, 2021, с. 199–206.
  4. Гуляев М.А., Бондарева М.К. Подход к реализации адаптивного управления космическими аппаратами на основе интеллектуального анализа телеметрической информации. Технологии получения и обработки информации о динамических объектах и системах. II Всеросс. науч.-практич. конф.: сб. тез. Москва, ОКБ МЭИ, 2021, с. 207–212.
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.