Наземный комплекс управления КА. Лекции 2

Содержание

Слайд 2

Международная космическая станция является наиболее амбициозным международным проектом конца 20 –

Международная космическая станция является наиболее амбициозным международным проектом конца 20 –

начала 21 века, в котором участвуют 14 стран. Управление МКС осуществляется: российским сегментом – из ЦУП-М в г. Королеве, американским сегментом – из ЦУП-Х в г. Хьюстоне.
Управление лабораторных модулей, входящих в состав МКС, – европейского «Колумбус» и японского «Кибо» контролируют Центры управления Европейского космического агентства в г. Оберпфафенхофен (Германия) и японского агентства аэрокосмических исследований в г. Цукуба.
Управление полетом европейских автоматических грузовых кораблей ATV с 2008 г. (ATV-1) по 2015 г. (ATV-5) совместно с ЦУП-М и ЦУП-Х осуществлялось из другого Центра управления Европейского космического агентства в г. Тулуза (Франция).

Международная космическая станция

Слайд 3

Управление японскими грузовыми кораблями HTV с 2009 (HTV-1) по 2019 г.

Управление японскими грузовыми кораблями HTV с 2009 (HTV-1) по 2019 г.

(HTV-8) осуществляется из Центра управления полетами в г. Цукуба совместно с ЦУП-Х (HTV-8 запущен 24.09.2019, HTV-9 в 2020 г.).
Управление коммерческими грузовыми кораблями Dragon и Sygnus осуществляется из Центров управления компаний Space-X в г. Хоторн и Orbital Sciences Corporation в г. Даллес.
В составе российского сегмента МКС входят:
- функционально-грузовой блок ФГБ - «Заря» (20.11.1998 г.);
- модуль жизнеобеспечения СМ - «Звезда» (26.07.2000 г.);
- стыковочный модуль СО1 - «Пирс» (15.09.2001 г.);
- малый исследовательский модуль МИМ2 - «Поиск» (10.11.2009 г.);
- стыковочно-грузовой модуль МИМ1 - «Рассвет» (14.05.2010 г.).
Модули ФГБ и СМ, массой ~20 т, выведены на орбиту РН «Протон-К»; модули СО1 и МИМ2, массой ~3,5 т, доставлены на орбиту РН «Союз-У» и кораблями-модулями «Прогресс М-СО1» и «Прогресс М-МИМ2» соответственно; модуль МИМ1, массой ~8 т доставлен на борту американского шаттла «Атлантис».
Слайд 4

Слайд 5

В качестве телеметрической системы для модуля ФГБ используется БР-9ЦУ-8, которая имеет

В качестве телеметрической системы для модуля ФГБ используется БР-9ЦУ-8, которая имеет

две подсистемы: РТУ-А, РТУ-Б (потоки ФГБ1, ФГБ2 на ТМИВК), обеспечивающие передачу двух независимых полных потоков ТМИ с информативностью каждого потока 256 Кбит/с. Передаваемые параметры подразделяются на параметры служебного борта (параметры ГКНПЦ им. М.В. Хруничева) и станционного борта (параметры РКК «Энергия»).
В качестве телеметрической системы для модуля СМ используется БИТС2-12, источниками информации для которой служат различные телеметрические датчики и бортовая вычислительная система, передача данных осуществляется в виде двух полных потоков ТМИ: БИТС2-12А, БИТС2-12Б с информативностью каждого потока 256 Кбит/с (потоки СМ1 и СМ2 на ТМИВК).
Модули МИМ2 («Поиск») и МИМ1 («Рассвет») не имеют собственных телеметрических систем, но на каждом модуле установлена бортовая вычислительная машина - терминальное вычислительное устройство (ТВУ).
Слайд 6

ТВУ модулей по бортовому интерфейсу связаны с бортовой вычислительной системой (БВС)

ТВУ модулей по бортовому интерфейсу связаны с бортовой вычислительной системой (БВС)

модуля СМ, передача телеметрических данных от МИМ2, МИМ1 осуществляется в составе цифровых пакетов СМ РС МКС.
На модифицированных транспортных пилотируемых и грузовых кораблях «Союз МС», «Прогресс МС» (первый запуск модернизированного транспортного грузового корабля «Прогресс МС-01» состоялся 21 декабря 2015 г.) установлена телеметрическая система типа МБИТС-ТКМ с информативностью 256 Кбит/с.
Передача телеметрической информации от транспортных кораблей может осуществляться тремя способами:
- через собственные передатчики телеметрической системы;
- через единую командно-телеметрическую систему ЕКТС-ТКА по наземному и спутниковому каналам связи;
- через бортовую вычислительную систему модуля СМ.
Слайд 7

Следует отметить, что в составе РС МКС может находиться до 4

Следует отметить, что в составе РС МКС может находиться до 4

транспортных кораблей, передача ТМИ осуществляется на одной радиочастоте. Поэтому, чтобы отличить от какого КА поступает информация, используется телеметрический параметр «окраска борта», позволяющий идентифицировать КА.

Получение телеметрической информации в Центре управления полетами осуществляется с помощью средств наземного автоматизированного комплекса управления (НАКУ). Передача ТМИ от бортовых информационно-телеметрических систем на средства НАКУ может осуществляться:
- через собственные передатчики и антенно-фидерные устройства космических аппаратов;
- по радиоканалу единой командно-телеметрической системы (ЕКТС) в зонах радиовидимости или через спутники-ретрансляторы.

Наземный автоматизированный комплекс управления

Слайд 8

Зоны видимости непересекающихся НИПов

Зоны видимости непересекающихся НИПов

Слайд 9

Зоны видимости пересекающихся НИПов

Зоны видимости пересекающихся НИПов

Слайд 10

Зоны видимости СР

Зоны видимости СР

Слайд 11

Управление КА через СР

Управление КА через СР

Слайд 12

Структура комплекса управления полётом КА ЦУП Система связи и передачи данных

Структура комплекса управления полётом КА

ЦУП

Система связи
и передачи
данных

Наземный контур управления

Спутниковый контур

управления

КА

Слайд 13

Схема передачи данных с МКС и ТГК Прогресс МС

Схема передачи данных с МКС и ТГК Прогресс МС

Слайд 14

Состав наземного контура управления

Состав наземного контура управления

Слайд 15

Средства НАКУ предназначены для обеспечения различных космических программ. Для реализации конкретных

Средства НАКУ предназначены для обеспечения различных космических программ. Для реализации конкретных

программ создаются средства наземного комплекса управления (НКУ). Рассмотрим, для определенности, состав НКУ для пилотируемой программы.

Наземный комплекс управления РС МКС включает:
1) Центр управления полетом РС МКС на базе ЦУП ФГУП ЦНИИмаш с основными функциональными составляющими:
- информационно-телеметрическим обеспечением;
- командно-программным обеспечением;
- баллистико-навигационным обеспечением.
2) Технические средства из состава НАКУ КА Минобороны, размещенные на отдельных командно-измерительных комплексах (ОКИК) и отдельных измерительных пунктах (ОИП).

Слайд 16

3) Технические средства из состава НАКУ КА НСЭН и измерений, размещенные

3) Технические средства из состава НАКУ КА НСЭН и измерений, размещенные

на командно-измерительных пунктах (КИП):
- Балтийском КИП – (БКИП, г. Калининград);
- Западном КИП (ЗКИП, ПЭ «Медвежьи Озера», АО «Российские космические системы»);
- Центральном КИП (ЦКИП, г. Железногорск);
- Восточном КИП (ВКИП, п. Углегорск);
- измерительный комплекс космодрома (ИКК) Байконур (пл. 18, пл. 23, пл. 44);
4) Технические средства из состава многофункциональной системы ретрансляции (МКСР) «Луч», размещенные:
- на пунктах ретрансляции (ПР): ЗКИП (ПР-1, ЦУП ФГУП ЦНИИмаш г. Королев), ЦКИП (ПР-2, г. Железногорск), ВКИП (ПР-3, п. Углегорск), использующие каналы спутников-ретрансляторов МКСР «Луч»: «Луч-5Б» (160з.д.), «Луч-5В» (950в.д.), «Луч-5А» (1670в.д.);
Слайд 17

- на наземном комплексе обеспечения ретрансляции в составе центра управления ретрансляцией

- на наземном комплексе обеспечения ретрансляции в составе центра управления ретрансляцией

и связью (ЦУРС), расположенного в ЦУП ФГУП ЦНИИмаш (г. Королев);
- в центре управления полетом КА «Луч» (ЦУП КА «Луч»), расположенного в ЦУП ФГУП ЦНИИмаш (г. Королев);
5) Систему связи и передачи данных.
Средства решения задач информационно-телеметрического обеспечения включают:
а) телеметрический ИВК (ТМИВК) ЦУП ФГУП ЦНИИмаш;
б) малогабаритные приемно-регистрирующие станции (МПРС) на ОКИК-4, 6, 9, 13, 14, 15, 16, ОИП-7, ИКК Байконур (пл. 18, пл. 23, пл. 44), БКИП (г. Калининград), ЗКИП (ПЭ «Медвежьи озера»), ЦКИП (г. Железногорск);
в) наземный радиотехнический комплекс (НРТК) «Квант-П» на ОКИК-6, 13, 14, 15, НРТК «Квант-СП» на пл. 23 ИКК Байконур;
г) командно-измерительные системы (КИС):
КИС «Клен-СП» на ИКК Байконур (пл. 23), ВКИП (п. Углегорск);
Слайд 18

- КИС «Клен-М» на ЗКИП (АО «Российские космические системы», г. Москва);

- КИС «Клен-М» на ЗКИП (АО «Российские космические системы», г. Москва);
- КИС

«Клён» на БКИП (г. Калининград), ЗКИП (п. Медвежьи озера), ЦКИП (г. Железногорск), ВКИП (п. Углегорск);
- контрольные станции (КС) S-диапазона из состава КИС «Клен-Р», размещенные в ЦУП ФГУП ЦНИИмаш (г. Королев), ЦКИП (г. Железногорск), ВКИП (п. Углегорск);
д) НРТК «Уран-ЦМ» в ЦУП ФГУП ЦНИИмаш;
е) наземные станции ретрансляции (НСР) КИС «Клен-Р» на пунктах ретрансляции (ПР): ЗКИП (ПР-1, ЦУП ФГУП ЦНИИмаш г. Королев), ЦКИП (ПР-2, г. Железногорск), ВКИП (ПР-3, п. Углегорск), использующие каналы спутников-ретрансляторов «Луч» (160з.д., 950в.д., 1670в.д.);
ж) малогабаритные радиотелеметрические комплексы (МРТК) с антенной системой АС-Д, антенной системой АС-М, антенной системой ТНА-57В на БКИП (г. Калининград), ЦКИП (г. Железногорск), ВКИП (г. Углегорск);
Слайд 19

е) НРТК «Уран-ЦМ» в ЦУП ФГУП ЦНИИмаш; е) наземные станции ретрансляции

е) НРТК «Уран-ЦМ» в ЦУП ФГУП ЦНИИмаш;
е) наземные станции ретрансляции (НСР)

КИС «Клен-Р» на пунктах ретрансляции (ПР): ЗКИП (ПР-1, ЦУП ФГУП ЦНИИмаш г. Королев), ЦКИП (ПР-2, г. Железногорск), ВКИП (ПР-3, п. Углегорск), использующие каналы спутников-ретрансляторов «Луч» (160з.д., 950в.д., 1670в.д.);
ж) малогабаритные радиотелеметрические комплексы (МРТК) с антенной системой АС-Д, антенной системой АС-М, антенной системой ТНА-57В на БКИП (г. Калининград), ЦКИП (г. Железногорск), ВКИП (г. Углегорск);
Слайд 20

Таблица. Наземные измерительные пункты


Таблица. Наземные измерительные пункты

Слайд 21

з) система связи и передачи данных в составе: - каналов связи

з) система связи и передачи данных в составе:
- каналов связи на

базе ВОЛС для обмена информацией ЦУП ЦНИИмаш с ИКК «Байконур», ОКИК-13, 14, 15, объектом 413;
- интегрированной системы информационного обеспечения, созданной для обмена информацией с пунктами эксплуатации МО РФ на базе спутниковой системы связи «Приморка» (ОКИК-4, 6, 13, 14, 15, 16, ОИП-7, пл. 23 ИКК «Байконур»);
- мультисервисной системы связи и передачи данных (МССПД) для обмена информацией ЦУП ЦНИИмаш со станциями «Клен».
Среди перечисленных средств НРТК «Квант-П», НРТК «Уран-ЦМ», КИС «Клен-СП», КИС «Клён», КИС «Клён-М», контрольные станции из состава КИС «Клен-Р» используются как резервные, остальные средства являются основными для информационно-телеметрического обеспечения.
С целью оперативного планирования применения и управления средствами НКУ РС МКС функционально привлекается Центр ситуационного анализа, координации и планирования (ЦСАКП), расположенный в ЦУП ФГУП ЦНИИмаш.
Слайд 22

Система «Приморка» Рассмотрим состав системы спутниковой связи «Приморка», обеспечивающей передачу телеметрической

Система «Приморка»
Рассмотрим состав системы спутниковой связи «Приморка», обеспечивающей передачу телеметрической информации

с ОИП и ОКИК (ОКИК-4, 6, 13, 14, 15, 16, ОИП-7, пл. 23 ИКК «Байконур») Министерства обороны и Роскосмоса.
Система спутниковой связи (ССС) «Приморка» предназначена для обмена телеметрической, командно-программной, траекторной, видео информацией между элементами наземного автоматизированного комплекса управлении космическими аппаратами при проведении летно-конструкторских испытаний и запусках разгонных блоков, ракет-носителей и космических аппаратов, а также штатной эксплуатации космических аппаратов.
В состав ССС «Приморка» входят земные станции спутниковой связи (ЗССС), включающие
Слайд 23

– две центральных ЗССС «Приморец-НЦ-01», расположенные в Главном испытательном центре испытаний

– две центральных ЗССС «Приморец-НЦ-01», расположенные в Главном испытательном центре испытаний

и управления космическими средствами им. Г.С. Титова (г. Краснознаменск, М.о) и на ОКИК г. Щелково М.о. (НИП-14);
– периферийные ЗССС «Приморец-НП-01», расположенные на ОИП, ОКИК Министерства обороны и Роскосмоса;
Для передачи информации используются спутники связи серии «Экспресс-АМ» и «Ямал».
Слайд 24

Использование российского спутникового контура управления Спутниковый контур совместно с наземным используется

Использование российского спутникового контура управления

Спутниковый контур совместно с наземным используется для

управления транспортными грузовыми кораблями (ТГК) «Прогресс МС» и транспортными пилотируемыми кораблями (ТПК) «Союз МС», на которых установлена следующая бортовая аппаратура:
- аппаратура спутниковой навигации АСН-КП («Прогресс МС») и АСН‑КС («Союз МС») для определения параметров движения корабля на борту по сигналам от спутников навигационных систем ГЛОНАСС и GPS;
- аппаратура измерения параметров относительного движения объектов «Курс-НА»;
- телеметрическая система МБИТС-ТКМ, позволяющая получать измерения от аналоговых и цифровых датчиков, телеметрические массивы цифровой информации от бортовой вычислительной системы (БВС) КА, измерения от аппаратуры «Курс-НА» и других систем КА
Слайд 25

- бортовая радиотехническая система (БРТС) включающая: единую командно-измерительную систему ЕКТС-ТКА, работающую

- бортовая радиотехническая система (БРТС) включающая:
единую командно-измерительную систему ЕКТС-ТКА, работающую в

S-диапазоне радиоволн и имеющую возможность обмена данными по спутниковому каналу связи;
активную фазированную антенную решетку (АФАР) S-диапазона частот, предназначенную для организации приемо-передающего канала радиосвязи между ЕКТС-ТКА и наземными измерительными пунктами через многофункциональную космическую систему ретрансляции (МКСР) «Луч»;
всенаправленные антенны, предназначенные для обмена данными с наземными измерительными пунктами.
Слайд 26

- бортовая радиотехническая система (БРТС) включающая: единую командно-измерительную систему ЕКТС-ТКА, работающую

- бортовая радиотехническая система (БРТС) включающая:
единую командно-измерительную систему ЕКТС-ТКА, работающую в

S-диапазоне радиоволн и имеющую возможность обмена данными по спутниковому каналу связи;
активную фазированную антенную решетку (АФАР) S-диапазона частот, предназначенную для организации приемо-передающего канала радиосвязи между ЕКТС-ТКА и наземными измерительными пунктами через многофункциональную космическую систему ретрансляции (МКСР) «Луч»;
всенаправленные антенны, предназначенные для обмена данными с наземными измерительными пунктами.
Слайд 27

Номера спутников-ретрансляторов и расположение работающих с ними наземных станций ретрансляции КИС «Клен-Р»

Номера спутников-ретрансляторов и расположение работающих с ними наземных станций ретрансляции КИС

«Клен-Р»