"Авиация и космонавтика", 1990, №2, с. 36-37.
Сканировал Игорь Степикин
В макете-тренажере станции "Салют-6".
Фото из архива ЦПК имени Ю. А. Гагарина. |
ПОДГОТОВКА КОСМОНАВТОВ
Космические тренажеры
Начало пилотируемого освоения космоса ознаменовало зарождение космического тренажеростроения, истоки создания которого относятся к концу 50-х — началу 60-х годов. Тренажер космического корабля "Восток", небольшие стенды, на которых демонстрировалась работа систем корабля, лаборатории для отработки отдельных операций — таков был арсенал средств подготовки первых космонавтов.
За годы, прошедшие с того времени, космическая техника преодолела несколько этапов своего развития и совершенствования. Разработаны и испытаны корабли "Восход", "Союз", "Союз-Т", успешно завершили свой этап исследований орбитальные станции "Салют". На смену им пришли новые усовершенствованные транспортные корабли "Союз-ТМ", многоцелевая модульная орбитальная станция "Мир", принципиально новое средство космической техники, воплощающее в себе авиационные и космические возможности, — орбитальный корабль многоразового использования "Буран". Все эти этапы наложили свой отпечаток на облик тренажеров, создаваемых в Центре подготовки космонавтов имени Ю. А. Гагарина.
Редакция обратилась к одному из ведущих специалистов Центра в этой области полковнику В. Ульянову с просьбой рассказать о некоторых основных тренажерах, используемых для подготовки космонавтов.
— Владимир Григорьевич, в феврале исполняется четыре года со дня запуска станции "Мир". Успешная работа многих экипажей, побывавших на ней, была бы, видимо, немыслима без предварительной подготовки на земле, и в частности на тренажере станции "Мир". Что он из себя представляет?
— Прежде всего отмечу, что этот тренажер используется для подготовки космонавтов по отечественным и международным программам полетов в составе комплекса "Мир" — "Квант" — "Союз ТМ" — "Прогресс". Он выполнен в виде двух полноразмерных, состыкованных между собой макетов станции "Мир" и астрофизического модуля "Квант". Естественно, в них максимально сохранен внешний вид станции и модуля, а состав, размещение, расположение и компоновка оборудования аналогичны штатным изделиям. Например, при создании тренажера приняты следующие основные характеристики комплекса: орбитальная станция "Мир" — длина 14 м, диаметр — 4,1 м, свободный объем отсеков — 100 м3, общая длина макета с транспортным и грузовым кораблями — 35 м.
Макет станции "Мир" состоит из переходного, рабочего, агрегатного отсеков и промежуточной камеры, соединенных между собой герметичными люками. Экипаж во время тренировок может свободно перемещаться между отсеками станции, а также переходить в макет модуля "Квант", а в будущем и другие научно-прикладные модули, пристыкованные к станции "Мир".
Бортовое оборудование тренажера располагается в основном за съемными панелями по бортам станции. Места крепления, внешний вид и кабельная сеть соответствуют штатному оборудованию. Этим достигается возможность ведения подготовки экипажей по обслуживанию, консервации и расконсервации систем, проведению ремонтно-восстановительных и профилактических работ.
Оборудование тренажера имеет различный вид исполнения: штатный, тренажный, габаритный и габаритно-весовой. Последние обусловлены земными условиями, когда вес может превышать человеческие возможности. Системы энергоснабжения, объединенной двигательной установки, топливные баки, антенны радиотехнической системы связи, датчики, научная аппаратура, расположенные на внешней поверхности станции, выполнены в виде макетов и служат в основном для визуального изучения их размещения. В процессе тренировок практически все эти системы моделируются на тренажере, что позволяет экипажам отрабатывать логику их работы в нормальных условиях функционирования, а также при возникновении отклонений, отказов и нештатных режимов работы.
Приблизить процесс подготовки космонавтов к реальным условиям помогает комплекс оптико-механических имитаторов, моделирующих внешнюю космическую визуальную обстановку практически во всех приборах наблюдения, установленных на станции. Моделирование динамики полета комплекса, логики работы бортовых систем, формирование программ управления имитаторами внешней визуальной обстановки обеспечивается вычислительной системой, в состав которой входят высокопроизводительные ЭВМ ЕС-1045.
Управление процессом тренировки экипажа осуществляется с пульта контроля управления инженера-методиста. Пульт оснащен графической дисплейной станцией ЕС-7905 (3 дисплея), приборами-повторителями информации, дисплеями бортового цифрового вычислительного комплекса станции, средствами связи и телевидения. Дисплейная графическая станция позволяет количественно и качественно увеличить объем информации, представляемой инженеру-методисту в процессе тренировки, использовать графоаналитические методы прогнозирования динамических процессов и ряд других возможностей, присущих таким системам.
Созданный на таких принципах тренажер орбитального комплекса обеспечивает основные задачи подготовки космонавтов, в частности при динамических операциях (маневрах, сближении и причаливании, стыковке, расстыковке, ориентации и стабилизации) с использованием БЦВК; выполнение ручных режимов ориентации и стабилизации с использованием бортовых приборов наблюдения; обработку навигационных измерений и решение навигационных задач; управление и контроль системы исполнительных органов при дозаправке топливом станции из транспортного грузового корабля; проведение медицинского контроля с использованием бортовой аппаратуры и выполнение медико-биологических экспериментов; ведение радиосвязи с оператором Центра управления полетом; выполнение комплекса научно-технических и астрофизических наблюдений и экспериментов на аппаратуре тренажера модуля "Квант"; ведение кинофотосъемок и телерепортажей; выполнение монтажно-демонтажных и ремонтных работ.
Помимо комплексного, в ЦПК имени Ю. А. Гагарина имеется ряд специализированных тренажеров для отработки экипажами отдельных элементов по управлению станцией, работе с постоянно действующими системами, подготовке систем станции к выходу в открытый космос, работе в открытом космосе на специальном средстве автономного перемещения космонавта.
— Читателей журнала интересует, как ведется подготовка космонавтов к полету на транспортном корабле. Я знаю, что у вас есть такой тренажер, и этот ветеран, видимо, отработан как методически, так и технически?
— Действительно, тренажер пилотируемого корабля "Союз" у нас постоянно совершенствуется, как, впрочем, и сам корабль. Ныне в его состав входят полноразмерные макеты спускаемого аппарата (СА) и бытового отсека (ВО) транспортного корабля "Союз ТМ". Приборно-агрегатный отсек корабля в составе тренажера отсутствует, однако работа всех его систем моделируется с помощью соответствующих программ в ЭВМ.
В макете СА размещаются три ложемента: для командира корабля, бортинженера и космонавта-исследователя. Перед ними приборная доска, в центре которой размещен оптический визир. В нем при соответствующей ориентации транспортного корабля (ТК) имитируются изображения Земли, Солнца, звездного неба, орбитального комплекса при сближении и стыковке. Изображение орбитального комплекса можно видеть и на телевизионном экране, расположенном выше оптического визира. На приборной доске расположены также командно-сигнальные поля для выдачи команд управления и контроля их исполнения в системах ТК, а под ней — краны ручного управления системы обеспечения газового состава в макете и скафандрах.
На рабочем месте командира, как и в реальном корабле, две ручки для управления перемещением центра масс и вращением корабля вокруг его центра масс. В верхней части СА расположен люк для перехода в бытовой отсек.
В бытовом отсеке находятся сервант и диван. На серванте установлен пульт управления герметичностью стыка между ТК и орбитальным комплексом. В верхней части бытового отсека имеется люк для перехода в орбитальный комплекс. Один из иллюминаторов служит для наблюдения за внешней космической обстановкой и проведением экспериментов.
Имитатор звездного неба представляет собой высокоточную механическую систему с комплексом приводов и следящих систем. Внутри имитатора находится черная сфера с вкрапленными в нее блестящими шариками различного диаметра, имитирующими звезды. Сфера имеет три степени свободы. Рядом с имитатором звездного неба расположен имитатор Земли и Солнца.
Изображение Земли на цветной кинопленке в масштабе, соответствующем высоте базовой орбиты, передается на оптический визир. Направление "бега" Земли и ориентация на Землю меняются при работе космонавта ручками управления.
Солнце имитируется в виде светового пятна. Здесь же расположены два имитатора орбитального комплекса "Мир" — "Квант" для тренировок по сближению и стыковке. Один из них служит для имитации оптического изображения космического комплекса в визире, а другой — для имитации телевизионного изображения на телеэкране видеоконтрольного устройства (ВКУ).
Основное рабочее место инженера-методиста во время тренировок космонавтов — пульт инструктора, который обеспечивает управление всеми системами тренажера, контроль действий тренирующихся экипажей, задание начальных условий, ввод аварийных и нештатных ситуаций в процессе тренировок, а также выполнение ряда технологических операций по проверке функционирования отдельных систем тренажера.
Приборы, индикаторы, мнемосхемы и сигнальные табло на пульте позволяют контролировать работу систем корабля и точность выполнения экипажем заданных режимов. Система радиосвязи обеспечивает имитацию связи борта ТК с персоналом Центра управления полетом. На телеэкраны пульта выводится изображение интерьеров СА и БО (инфракрасное телевидение), изображение, наблюдаемое экипажем на экране оптического визира и телеэкране ВКУ. Отрабатываются также телевизионные репортажи экипажей на тренировках.
В соседних с тренажером залах расположен комплекс цифровых ЭВМ, обеспечивающий синхронную работу имитаторов, систем и приборов, отработку сигналов командно-сигнальных устройств и органов управления.
— Владимир Григорьевич, вы коснулись устройства комплексного тренажера корабля "Союз ТМ". А где отрабатываются навыки в динамических операциях, таких, как сближение и стыковка с орбитальной станцией "Мир"?
— Для этих целей у нас имеется специализированный тренажер. На нем советские и международные экипажи провели уже около 1500 тренировок по отработке навыков в ручном управлении на участках сближения, причаливания, облета и стыковки с орбитальным комплексом "Мир" — "Квант" на дневной и ночной сторонах орбиты. Причем, как и в реальных условиях, в ходе тренировок орбитальный комплекс может быть стабилизирован в пространстве или иметь остаточные угловые скорости вращения.
Тренажер включает макет спускаемого аппарата, имитаторы внешней визуальной обстановки, телевизионную аппаратуру, цифровой вычислительный комплекс, пульт контроля и управления, устройства сопряжения оборудования, систему бортовой и служебной радиосвязи.
В макете спускаемого аппарата находятся ложементы командира корабля (в центре), бортинженера (слева) и космонавта-исследователя (справа). Он оборудован пультом космонавта, органами ручного управления, системами связи и телевидения, приборами визуального наблюдения.
Ручное управление сближением, причаливанием и стыковкой проводит командир корабля с помощью двух ручек управления, о которых уже упоминалось. Для отработки действий экипажа при нештатных ситуациях макет переоборудуется. К иллюминатору космонавта-исследователя устанавливаются дальномер и ручка управления.
Рядом с макетом спускаемого аппарата расположены оптико-механические имитаторы изображения орбитального комплекса. Один из них служит для имитации оптического цветного изображения в визире, другой — для имитации телевизионного изображения на телеэкране видеоконтрольного устройства, третий — для формирования изображения Земли в средствах наблюдения спускаемого аппарата.
Задание и контроль параметров относительного движения ТК и ОС осуществляется в алфавитно-цифровом и графическом виде на форматах графических дисплеев. Информация о работе экипажа документируется в протоколах тренировки и в виде графиков сближения.
Система бортовой и служебной радиосвязи имитирует работу штатной системы связи, а также обеспечивает ведение переговоров между специалистами, обслуживающими тренажер.
— Хотелось бы вновь вернуться к тому, с чего мы начали. А возможна ли подготовка космонавтов без вашей тренажной базы, как предлагает академик В. Мишин?
— Очень интересный вопрос с точки зрения отношения к созданию тренажной базы и ее значения для подготовки космонавтов. Дело в том, что подход к этой проблеме со стороны отдельных министерств и ведомств довольно негативный. Не отрицая необходимости качественной подготовки космонавтов к полету, они в то же время не очень озабочены совершенствованием и развитием тренажной базы. Более того, под видом плюрализма мнений высказываются предложения отказаться от создания некоторых тренажеров и даже закрытия Центра, а тренировку космонавтов проводить на реальных объектах, готовящихся к запуску.
Подобная позиция наносит ущерб не Центру подготовки космонавтов. Он прочно занимает свое место в национальной программе освоения космоса. Сиюминутные выгоды наносят вред прежде всего прогрессу отечественной космонавтики, да и стране в целом.
Прошли переговоры и заключены договоры на коммерческие полеты космонавтов из Японии, Австрии, Англии. Валютные отчисления в своей значительной части поступят в фонд государства для финансирования наших зарубежных затрат в интересах народного хозяйства. И от того, как мы будем выглядеть при подготовке представителей иностранных государств, будет оцениваться наша держава в целом.
В заключение хотелось бы отметить, что созданный в Центре подготовки космонавтов комплекс технических средств уникален, а по отдельным показателям не имеет даже аналогов в практике мирового тренажеростроения. Своих лидирующих позиций мы не отдадим, ибо этого не поймут наши потомки.