Системы в космонавтике и космические системы. Тема 1

— это полный, целостный набор элементов (компонентов), взаимосвязанных и взаимодействующих между собой так, чтобы могла реализоваться функция системы.
Система S представляет собой упорядоченную пару S=(A, R), где  A — множество элементов; R — множество отношений между элементами A.

1

видов конкретных систем, существующих в природе и обществе, с учётом вида отображаемого объекта (технические, биологические, экономические и т. п.) или с учётом вида научного направления, используемого для моделирования (математические, физические, химические и др.).
При категориальной классификации системы разделяются по общим характеристикам, присущим любым системам независимо от их материального воплощения.

2

- номер уровня)

Структура сетевого типа
(вторая цифра - номер в пути)

Структура матричного типа

3

что результат функционирования какой-либо системы влияет на параметры, от которых зависит функционирование этой системы. Другими словами, на вход системы подаётся сигнал, пропорциональный её выходному сигналу (или, в общем случае, являющийся функцией этого сигнала). Часто это делается преднамеренно, чтобы повлиять на динамику функционирования системы.

Различают положительную и отрицательную обратную связь. Отрицательная обратная связь изменяет входной сигнал таким образом, чтобы противодействовать изменению выходного сигнала. Это делает систему более устойчивой к случайному изменению параметров. Положительная обратная связь, наоборот, усиливает изменение выходного сигнала. Системы с сильной положительной обратной связью проявляют тенденцию к неустойчивости, в них могут возникать незатухающие колебания, то есть система становится генератором.

4

обмен с окружающей средой ресурсами);
закрытые (нет обмена ресурсами с окружающей средой).
По происхождению системы (элементов, связей, подсистем):
искусственные (орудия, механизмы, машины, автоматы, роботы и т.д.);
естественные (живые, неживые, экологические, социальные и т.д.);
виртуальные (воображаемые и, хотя они в действительности реально не существующие, но функционирующие так же, как и в случае, если бы они реально существовали);
смешанные (экономические, биотехнические, организационные и т.д.).
По описанию переменных системы:
с качественными переменными (имеющие только лишь содержательное описание);
с количественными переменными (имеющие дискретно или непрерывно описываемые количественным образом переменные);
смешанного (количественно - качественное) описания.
По типу описания закона (законов) функционирования системы:
типа “Черный ящик” (неизвестен полностью закон функционирования системы; известны только входные и выходные сообщения системы);
не параметризованные (закон не описан, описываем с помощью хотя бы неизвестных параметров, известны лишь некоторые априорные свойства закона);
параметризованные (закон известен с точностью до параметров и его возможно отнести к некоторому классу зависимостей);
типа “Белый (прозрачный) ящик” (полностью известен закон).
По способу управления системой (в системе):
управляемые извне системы (без обратной связи, регулируемые, управляемые структурно, информационно или функционально);
управляемые изнутри (самоуправляемые или саморегулируемые - программно управляемые, регулируемые автоматически, адаптируемые - приспосабливаемые с помощью управляемых изменений состояний и самоорганизующиеся - изменяющие во времени и в пространстве свою структуру наиболее оптимально, упорядочивающие свою структуру под воздействием внутренних и внешних факторов);
с комбинированным управлением (автоматические, полуавтоматические, автоматизированные, организационные).

5

системы к свойствам элементов, из которых она состоит.
— свойство систем, обусловливающее появление новых свойств и качеств, не присущих элементам, входящих в состав системы.
Эмерджентность — принцип противоположный редукционизму, который утверждает, что целое можно изучать, расчленив его на части и затем, определяя их свойства, определить свойства целого.
2. Целостность. Означает, что каждый элемент системы вносит вклад в реализацию целевой функции системы.
3. Организованность — сложное свойство систем, заключающиеся в наличие структуры и функционирования (поведения). Непременной принадлежностью систем является их компоненты, именно те структурные образования, из которых состоит целое и без чего оно не возможно.
4. Функциональность — это проявление определенных свойств (функций) при взаимодействии с внешней средой. Здесь же определяется цель (назначение системы) как желаемый конечный результат.
5. Структурированность — это упорядоченность системы, определенный набор и расположение элементов со связями между ними. Между функцией и структурой системы существует взаимосвязь, как между философскими категориями содержанием и формой. Изменение содержания (функций) влечет за собой изменение формы (структуры), но и наоборот.
6. Наличие поведения — действия, изменений, функционирования и т.д. Считается, что это поведение системы связано со средой (окружающей), т.е. с другими системами с которыми она входит в контакт или вступает в определенные взаимоотношения.
7. Устойчивость - фундаментальное свойство системы, - способность системы противостоять внешним возмущающим воздействиям.

6

внешним возмущающим воздействиям.
Простые системы имеют пассивные формы устойчивости: прочность, сбалансированность, регулируемость, гомеостаз.
Для сложных определяющими являются активные формы: надежность, живучесть и адаптируемость.
Если перечисленные формы устойчивости простых систем (кроме прочности) касается их поведения, то определяющая форма устойчивости сложных систем носят в основном структурный характер.
Надежность — свойство сохранения структуры систем, несмотря на гибель отдельных ее элементов с помощью их замены или дублирования, а живучесть — как активное подавление вредных качеств. Таким образом, надежность является более пассивной формой, чем живучесть.
Адаптируемость — свойство изменять поведение или структуру с целью сохранения, улучшения или приобретение новых качеств в условиях изменения внешней среды. Обязательным условием возможности адаптации является наличие обратных связей.

7

описание истинно.
3.Системы взаимодействуют друг с другом, а, следовательно, всё в этом мире взаимосвязано.
4.Следовательно мир — это тоже система.
5.Почти любой элемент системы можно представить как систему.
Системный подход — подход, при котором любая система (объект) рассматривается как совокупность взаимосвязанных элементов (компонентов), имеющая выход (цель), вход (ресурсы), связь с внешней средой, обратную связь.
Системный подход представляет собой форму приложения теории познания и диалектики к исследованию процессов, происходящих в природе, обществе, мышлении.
Его сущность состоит в реализации требований общей теории систем, согласно которой каждый объект в процессе его исследования должен рассматриваться как большая и сложная система и одновременно как элемент более общей системы.

8

пространстве с целью решения задач в соответствии с назначением космического комплекса.
Космический корабль (КК) - Пилотируемый космический аппарат, способный маневрировать в атмосфере и космическом пространстве с возвращением в заданный район и (или) осуществлять спуск и посадку на планету.
Космическая станция (КС) - Многоцелевой космический аппарат, предназначенный для обеспечения комплексного решения научных и прикладных задач.
Орбитальный комплекс - Совокупность орбитальных средств, состыкованных на орбите в единую конструкцию, предназначенную для совместного выполнения программы полета.
Сборочно-защитный блок (СЗБ) - Совокупность технических устройств, предназначенных для конструктивно-функциональной связи космического аппарата или составных частей космической головной части с ракетой-носителем, их защиты от внешних воздействий, а также стыковки составных частей космической головной части между собой.
Космический объект (КО) - Тело искусственного происхождения, находящееся в космическом пространстве.
Космический комплекс (КК) - Совокупность функционально взаимосвязанных орбитальных и земных технических средств, предназначенная для самостоятельного решения задач в космическом пространстве и из него или для обеспечения решения таких задач в составе космической системы.
П р и м е ч а н и е: Космический комплекс может включать в свой состав космические аппараты, средства подготовки, выведения на орбиту, управления космическими аппаратами и их посадки, сооружения и обеспечивающие средства.
Космическая система (КС) - Совокупность одного или нескольких космических комплексов и специальных комплексов, предназначенных для решения различных задач в космическом пространстве и из него
(ГОСТ Р 53802-2010. Системы и комплексы космические. Термины и определения)

9

комплекс (КК) - средства, обеспечивающие создание, наращивание, функционирование и восполнение орбитальной группировки КА;
- специальный комплекс (СпК) - технические средства потребителя космических услуг (в частном случае космической информации).
В состав КС может входить несколько КК.

10

В состав СпК входят технические средства и сооружения с размещенной в них аппаратурой, предназначенной для приема специальной информации с КА, ее регистрации, обработки, хранения и передачи потребителям. Средства СпК размещены в соответствующих центрах приема и обработки информации федеральных органов РФ, главных штабов видов Вооруженных сил и других потребителей.

Примеры КС: КС связи, навигации, геодезии, метеорологии, дистанционного зондирования Земли, КС для обеспечения обороны страны - КС связи и боевого управления, разведки, предупреждения о ракетном нападении и др.

средства наземного комплекса управления (НКУ);
- специальные средства на объектах, нуждающихся в навигационном определении, предназначенные для приема необходимой информации с КА, проведения измерений навигационных параметров и вычисления местоположения и скорости движения этого объекта.

автоматические гидрометеорологические станции; 4 - станции непосредственного приема информации; 5 - местные метеоцентры; 6 - потребители метеоинформации; 7 - станции траекторных измерений; 8, 9 - командно-приемные станции; 10 - метеоцентр; 11 - контроль орбит и программирование; 12 - обработка данных; 13 - анализ и прогноз погоды; 14 - местный анализ и прогноз; 15 - планетный анализ и прогноз

— специальная комплексная система для обнаружения запуска баллистических ракет, вычисления их траектории и передачи в командный центр противоракетной обороны информации, на основе которой фиксируется факт нападения на государство с применением ракетного оружия и принимается оперативное решение об ответных действиях. Состоит из двух эшелонов — наземные РЛС и орбитальная группировка спутников.

РЛС СПРН метрового диапазона «Воронеж-М» в Лехтуси под Санкт-Петербургом.

Печорская радиолокационная станция

КА СПРН «ОКО-1»

КСр военного назначения - информационная поддержка из космоса действий вооруженных сил. Это предполагает следующие два направления развития КС.
Первое направление - это создание КСр с высокими оперативно-тактическими характеристиками (точность, разрешающая способность, производительность, живучесть и др.).
Второе направление - доведение космической информации до низших звеньев управления, а в перспективе - до каждого солдата.

входными и выходными критериями, а также временными отметками начала и окончания выполнения соответствующих мероприятий. Все процессы системного проектирования применимы на всех этапах жизненного цикла.
В зарубежной терминологии значимость этапов жизненного цикла основана на логическом группировании действий по фазам, в каждой из которых определены ожидаемые результаты и требующиеся управляющие воздействия.

ISO 15288

20

системы (system life cycle): Развитие рассматриваемой системы во времени, начиная от замысла и заканчивая списанием.

21

РК-11КТ)

1.3. Создание (включая производство) и эксплуатация комплексов различного назначения и их изделий должны проводиться по контрактам (договорам) с государственным заказчиком (заказчиком) по следующим этапам:
Аванпроект (техническое предложение).
Эскизный проект.
Разработка РД на опытные изделия комплекса и макеты.
Изготовление макетов и опытных изделий комплекса, АИ и корректировка рабочей документации.
Изготовление опытных изделий комплекса, КИ, МВИ и корректировка рабочей документации.
Лётные испытания.
Подготовка документации на изделия серийного производства;
Подготовка и освоение серийного производства, изготовление, испытания изделий и корректировка документации на изделия серийного производства.
Ввод в эксплуатацию.
Эксплуатация.
Жизненный цикл комплекса (его изделий) завершается на этапе "Утилизация", требования к которому определяются соответствующим Положением по утилизации.
Введено в действие приказом Роскосмоса от 22.12.2011 г. № 232

22

деятельности» под космической деятельностью понимается любая деятельность, связанная с непосредственным проведением работ по исследованию и использованию космического пространства, включая Луну и другие небесные тела.

принцип построения космического аппарата

25

базе платформы «Экспресс-2000"

КА на базе платформы «Экспресс -1000SH"

КА на базе платформы «Экспресс-1000H"

КА на базе платформы Экспресс-1000K"

Луч-5A
Луч -5B
Экспресс-AT2

AMOS-5
TELKOM-3
Lybid
Yamal-300К
KazSat-3

Экспресс-AM8 Экспресс-AT1

Экспресс-AM5 Экспресс-AM6
Ямал-401
Луч-4

26

проект. В настоящий момент выпущена КД, платформа готова к производству.

Космическая платформа «НТ-100» позволит в максимально сжатые сроки и относительно небольшую стоимость создавать МКА различного назначения и решать такие задачи как
Создавать МКА ДЗЗ и связи;
Создавать МКА в интересах различных заказчиков (таких как министерства и ведомства РФ, исполнительные органы власти в регионах РФ, управляющие структуры и субъекты экономической деятельности, региональные центры космических услуг и информационно-аналитические центры, сельского, лесного и рыбных хозяйств и т.д.).
Проводить в рамках имеющихся ресурсов специализированной платформы различные научно-технологические эксперименты, и отрабатывать новейшие приборы, оборудование и материалы в условиях реального космического пространства;
Проводить обучение молодых инженеров и специалистов, работающих в области высокотехнологичных производств;

Платформа «НТ-100»
в рабочем положении

Платформа «НТ-100» в
стартовом положении

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЛАТФОРМЫ «НТ-100»

28

«НПЦ МКА»

Платформа «НТ-500»
в рабочем положении

Платформа «НТ-500»
в стартовом положении

В рамках работ по платформе «НТ-500» разрабатывается РКД.

Новая унифицированная платформа «НТ-500» создается АО «ИСС» совместно с ООО «НПЦ «МКА» и предназначена для построения на ее базе малых космических аппаратов, способных функционировать на разных типах орбит, от низкой круговой до геостационарной. МКА на базе платформы «НТ-500» смогут решать широкий спектр задач, таких как:
обеспечение различных видов связи;
дистанционное зондирование Земли;
сбор данных о космическом пространстве;
проведение научных и экспериментальных работ;
задачи в интересах Министерства обороны.

29