IKS_NKI_Lektsia_14_Tema_8

1.

МГТУ имени Н.Э.Баумана
ФГУП «ЦЭНКИ»
«ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
НАЗЕМНОЙ КОСМИЧЕСКОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ»
Севастьянов Д.А.
к.т.н.
Приборостроительный факультет

2.

«Инфокоммуникационные системы
наземной космической инфраструктуры»
Тема 8. Информационное обеспечение лётных
испытаний изделий ракетно-космической техники
Вопрос 3. Наземный комплекс управления Российского
сегмента Международной космической станции
Часть 1
2

3.

«Инфокоммуникационные системы
наземной космической инфраструктуры»
Международная космическая станция
Международная
космическая
станция
(МКС)
(англ. International Space Station, сокр. ISS) - пилотируемая
орбитальная станция, используемая как многоцелевой
космический исследовательский комплекс.
МКС - совместный международный проект, в котором
участвуют 14 стран: Россия, США, Япония, Канада и
входящие в Европейское космическое агентство Бельгия,
Германия,
Дания,
Испания,
Италия,
Нидерланды,
Норвегия, Франция, Швейцария, Швеция
3

4.

«Инфокоммуникационные системы
наземной космической инфраструктуры»
Международная космическая станция
4

5.

«Инфокоммуникационные системы
наземной космической инфраструктуры»
Международная космическая станция
Общие сведения
Тип КА
Орбитальная станция
Начало эксплуатации
20 ноября 1998 года
Суток на орбите
7 684 (на 04.12.2019)
Технические характеристики
Масса
417 289 кг
Длина
109 м
Ширина
51 м
73,15 м (с фермами)
Высота
27,4 м
Жилой объём
916 м³
Давление
1 атм.
Температура
~26,9 °C (в среднем)
Электрическая мощность
110 кВт
солнечных батарей
5

6.

«Инфокоммуникационные системы
наземной космической инфраструктуры»
Международная космическая станция
Полётные данные станции
Наклонение
51,63°
Высота орбиты
337 - 430 км
Орбитальная скорость
~7,6 км/с
Период обращения
92 мин 53 секунд
Оборотов в день
15.5
Всего оборотов
121 007 (на 03.12.2019)
Полётные данные экипажа
Членов экипажа
до 6 (9)
Обитаема с
2 ноября 2000 года
Дней обитания
6 971 (на 04.12.2019)
Текущая экспедиция
МКС-61/62
6

7.

«Инфокоммуникационные системы
наземной космической инфраструктуры»
Международная космическая станция
2 ноября 2000 года Международная космическая станция
(МКС) начала свою работу в пилотируемом режиме.
Космический корабль «Союз ТМ-31» с экипажем первой
долгосрочной экспедиции пристыковался к служебному модулю
«Звезда».
В состав экипажа МКС-1 входили российские космонавты
Юрий ГИДЗЕНКО, Сергей КРИКАЛЕВ и американский астронавт
Уильям ШЕПЕРД.
7

8.

«Инфокоммуникационные системы
наземной космической инфраструктуры»
Международная космическая станция
июнь 2008 г.
август 2005 г.
июль 1999 г.
сентябрь 2006 г.
март 2011 г.
июль 2000 г.
апрель 2002 г.
август 2007 г.
8

9.

«Инфокоммуникационные системы
наземной космической инфраструктуры»
Международная космическая станция
Экипаж МКС-61/62
ПАРМИТАНО
Лука
ХЭММОК КУК
Кристина Мэри
СКВОРЦОВ
Александр
Александрович
МОРГАН
Эндрю Ричард
СКРИПОЧКА
Олег Иванович
МЕИР
Джессика
Италия
США
Россия
США
Россия
США
Командир
Бортинженер
Бортинженер
Бортинженер
Бортинженер
Бортинженер
9

10.

«Инфокоммуникационные системы
наземной космической инфраструктуры»
Российский сегмент Международной космической станции
10

11.

«Инфокоммуникационные системы
наземной космической инфраструктуры»
Российский сегмент Международной космической станции
НОВЫЕ МОДУЛИ РОССИЙСКОГО СЕГМЕНТА МКС
ОСНОВНЫЕ МОДУЛИ
МЕЖДУНАРОДНОЙ
КОСМИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ
Многоцелевой лабораторный
модуль «Наука»
Узловой модуль
Научно-энергетический
модуль
УСЛОВНОЕ
ОБОЗНАЧЕНИЕ
СТАРТ
МЛМ
2020
УМ
2021
НЭМ
2022
11

12.

«Инфокоммуникационные системы
наземной космической инфраструктуры»
Российский сегмент Международной космической станции
12

13.

«Инфокоммуникационные системы
наземной космической инфраструктуры»
Наземный
сегмента
комплекс
управления
Российского
Международной космической станции (РС
представляет
собой
совокупность
измерительных
и
вычислительных
математическим
бортовыми
(НКУ)
обеспечением,
комплексами
для
наземных
средств
МКС)
информационнос
требуемым
предназначенных
совместно
с
управления
транспортными
пилотируемыми кораблями (ТПК) типа «Союз-МС», транспортными
грузовыми кораблями (ТГК) типа «Прогресс-МС» и РС МКС в
орбитальном полете
13

14.

«Инфокоммуникационные системы
наземной космической инфраструктуры»
Радиотехнические средства
бортового комплекса управления РС МКС
Транспортный
грузовой корабль
«Прогресс МС»
Служебный модуль
«Звезда» (СМ)
БИТС2-12
ЕКТС-ТКА
МБИТС-ТКМ
Транспортный
грузовой корабль
«Прогресс МС»
Регул ОС
Транзит-Б
Стыковочный отсек
«Пирс» (СО-1)
ЕКТС-ТКА
МБИТС-ТКМ
Аппаратура сбора
сообщений (АСС)
Подсистема
обмена
информации
(ПОИ)
Малый
Исследовательский
модуль «Поиск»
(МИМ 2)
Функционально-грузовой блок
«Заря» (ФГБ)
Орлан-М
БР9-ЦУ8
Транзит-АМ
АСС
Транспортный
пилотируемый корабль
«Союз-МС»
ЕКТС-ТКА
Подсистема
выдачи
данных
(ПВД)
Малый
Исследовательский
модуль «Рассвет»
(МИМ 1)
МБИТС-ТКМ
Транспортный
пилотируемый корабль
«Союз-МС»
ЕКТС-ТКА
МБИТС-ТКМ
14

15.

«Инфокоммуникационные системы
наземной космической инфраструктуры»
Наземный комплекс управления РС МКС
15

16.

«Инфокоммуникационные системы
наземной космической инфраструктуры»
16

17.

«Инфокоммуникационные системы
наземной космической инфраструктуры»
Состав наземного комплекса управления РС МКС
1. Центр управления полетом (ЦУП) РС МКС в составе:
- командного информационно-вычислительного комплекса;
- телеметрического информационно-вычислительного комплекса;
- баллистического информационно-вычислительного комплекса;
- комплекса обмена информацией с КИС «Клён» («Клён-Р»);
- комплекса индивидуальных средств отображения;
- комплекса коллективных средств отображения;
17

18.

«Инфокоммуникационные системы
наземной космической инфраструктуры»
Состав наземного комплекса управления РС МКС
1. Центр управления полетом (ЦУП) РС МКС в составе:
- информационно-вычислительного комплекса моделирования и
информационного обеспечения полетов;
- комплекса связи;
- комплекса информационных обменов;
- системы единого времени;
- информационно-вычислительного
комплекса
российского
регионального сектора управления в ЦУП-Х (Хьюстон, США);
18

19.

«Инфокоммуникационные системы
наземной космической инфраструктуры»
Состав наземного комплекса управления РС МКС
2. Командно-измерительная система «Клён» на пунктах
эксплуатации (ПЭ):
- Балтийском
командно-измерительном
пункте
(БКИП)
(г.
Калининград);
- Западном КИП:
ПЭ «Медвежьи Озера»;
АО «Российские системы» (КИС «Клён-М»);
Комплекс технических средств «Байконур» («Клён-СП», пл.23);
- Центральном КИП (г. Железногорск);
- Восточном КИП (космодром «Восточный»)
19

20.

«Инфокоммуникационные системы
наземной космической инфраструктуры»
Состав наземного комплекса управления РС МКС
3. Наземная станция ретрансляции (НСР) КИС «Клён-Р» на
пунктах ретрансляции (ПР):
- ПР-1 (г. Королев), использующий каналы спутника-ретранслятора
«Луч-5Б» (160 з.д.);
- ПР-2 (г. Железногорск), использующий
ретранслятора «Луч-5В» (950 в.д.);
каналы
спутника-
- ПР-3 (космодром «Восточный»), использующий каналы спутникаретранслятора «Луч-5А» (1670 в.д.)
20

21.

«Инфокоммуникационные системы
наземной космической инфраструктуры»
Состав наземного комплекса управления РС МКС
4. Контрольная станция (КС) S-диапазона из состава КИС
«Клён-Р» на пунктах ретрансляции (ПР):
- ПР-1 (г. Королев);
- ПР-2 (г. Железногорск);
- ПР-3 (космодром «Восточный»)
5. Наземный комплекс обеспечения ретрансляции в составе
центра управления ретрансляцией и связью (ЦУРС) (г. Королев)
6. Центр управления полетом КА «Луч» (ЦУП КА «Луч»)
21

22.

«Инфокоммуникационные системы
наземной космической инфраструктуры»
Состав наземного комплекса управления РС МКС
7. Приёмный телевизионный комплекс (ПТК) «Орион» на пунктах
эксплуатации (ПЭ):
- Отдельный измерительный пункт ОИП-7 (г. Барнаул);
- Отдельный командно-измерительный комплекс ОКИК-13 (г. Улан-Удэ);
- ОКИК-14 (г. Щёлково);
- ОКИК-15 (г. Уссурийск);
- Космодром Байконур
22

23.

«Инфокоммуникационные системы
наземной космической инфраструктуры»
Состав наземного комплекса управления РС МКС
8. Приёмо-передающий комплекс
пунктах эксплуатации (ПЭ):
(ППК)
«Аврора-УКВ-Н»
на
- Отдельный командно-измерительный комплекс ОКИК-6 (г. Елизово);
- Отдельный измерительный пункт ОИП-7 (г. Барнаул);
- ОКИК-9 (г. С.-Петербург, Красное Село);
- ОКИК-13 (г. Улан-Удэ);
- ОКИК-14 (г. Щёлково);
- ОКИК-15 (г. Уссурийск)
23

24.

«Инфокоммуникационные системы
наземной космической инфраструктуры»
Состав наземного комплекса управления РС МКС
9. Приёмо-передающий комплекс (ППК) «Гибрид-Н» на пунктах
эксплуатации (ПЭ):
- ОКИК-13 (г. Улан-Удэ);
- ОКИК-14 (г. Щёлково);
- Космодром Байконур
24

25.

«Инфокоммуникационные системы
наземной космической инфраструктуры»
Состав наземного комплекса управления РС МКС
10. Малогабаритная приемно-регистрирующая станция (МПРС)
на пунктах эксплуатации:
- космодром Байконур: ИП-1, 2, 5 с антенными системами (АС) Б-529;
- ОКИК-4 (г. Енисейск);
- ОКИК-6 (г. Елизово);
- ОИП-7 (г. Барнаул);
- ОКИК-9 (г. С.-Петербург, Красное Село);
- ОКИК-13 (г. Улан-Удэ);
- ОКИК-14 (г. Щёлково);
- ОКИК-15 (г. Уссурийск)
25

26.

«Инфокоммуникационные системы
наземной космической инфраструктуры»
НКУ РС МКС решает следующие задачи:
- подготовка средств НКУ к запуску ТПК, ТГК и к управлению ТПК, ТГК и
РС МКС в полете;
- управление КА в течение всего срока активного существования, в том
числе и в случае возникновения нештатной ситуации;
- автоматизированное долгосрочное и оперативное планирование
операций управления ТПК, ТГК и РС МКС и работы средств НКУ;
- автоматизированная подготовка исходных данных и технологической
информации для решения задач командно-программного управления,
навигационно-баллистического обеспечения полета ТПК, ТГК и РС
МКС, контроля состояния и функционирования;
26

27.

«Инфокоммуникационные системы
наземной космической инфраструктуры»
НКУ РС МКС решает следующие задачи:
- автоматизированная подготовка и проведение сеансов связи с ТПК,
ТГК и РС МКС;
- автоматизированный контроль выполнения ТПК, ТГК и РС МКС
заданной программы полета с выдачей команд на ТПК, ТГК и РС
МКС по передаче ТМИ и заданий на ее обработку при отказах
бортовой аппаратуры и возникновении нештатных ситуаций;
- измерение текущих навигационных параметров (ИТНП) ТПК, ТГК и
РС МКС с помощью НС КИС, определение и прогнозирование по
результатам измерений параметров движения КА с точностями,
необходимыми для работы НС КИС, НКУ;
27

28.

«Инфокоммуникационные системы
наземной космической инфраструктуры»
НКУ РС МКС решает следующие задачи:
- автоматизированный сбор, обработка и анализ информации всех
видов, оперативное отображение и документирование результатов
обработки на средствах ЦУП с целью контроля выполнения
технологического цикла управления ТПК, ТГК и РС МКС, состояния
бортовой аппаратуры ТПК, ТГК и РС МКС и средств НКУ, учет
ресурсов, а также накопление, систематизация и хранение текущей
информации о состоянии ТПК, ТГК и РС МКС с обеспечением
отображения и документирования по вызову оператора;
- автоматизированное формирование, расчеты, компоновка и
передача на борт ТПК, ТГК и РС МКС командно-программной
информации (КПИ) и разовых команд (РК)
28

29.

«Инфокоммуникационные системы
наземной космической инфраструктуры»
Центр управления полётом РС МКС
обеспечение управления полетом орбитальных
станций, пилотируемых и грузовых транспортных
кораблей;
- баллистико-навигационное
обеспечение
полётов
пилотируемых космических кораблей и станций, на всех
этапах полёта, решение задач проектной баллистики;
- создание, эксплуатация и модернизация программнотехнических средств и специального программного
обеспечения для управления полетами космических
аппаратов;
- разработка методов, алгоритмов и средств решения
задач
управления
спутниковой
группировкой,
телеметрического,
командно-программного
и
баллистического обеспечений управления полетом
-
29

30.

«Инфокоммуникационные системы
наземной космической инфраструктуры»
Командно-измерительная система «Клён»
Командно-измерительная система (КИС)
«Клён»
предназначена
для
управления
космическими аппаратами (КА) научного и
социально-экономического
назначения
(НСЭН), в том числе пилотируемыми
30

31.

«Инфокоммуникационные системы
наземной космической инфраструктуры»
Командно-измерительная система «Клён»
Степень отработки
серийный образец
Диаметр зеркала
9м
Наведение
программное
Диапазон рабочих частот
S, C
Рабочая ветровая нагрузка
до 25 м/с
Предельная
нагрузка
ветровая
50 м/с
Масса
12 т
Потребляемая мощность
75 кВт
31

32.

«Инфокоммуникационные системы
наземной космической инфраструктуры»
Командная
радиолиния
управления РС МКС, ТГК и ТПК
с БА «ЕКТС» и КИС «Клен»
ТПК «Союз-МС»
ТГК «Прогресс-МС»
2,1 ГГц
ПЭ «Калининград»
МКС
2,3 ГГц
Москва
ПЭ «Углегорск»
ПЭ «РКС»
ПЭ «Медвежьи озера»
Красноярск
ПЭ «Железногорск»
ПЭ «Байконур» Пл. 23
32

33.

«Инфокоммуникационные системы
наземной космической инфраструктуры»
ЛИТЕРАТУРА:
1. Федеральный закон «О связи» от 07.07.2003 г. № 126-ФЗ
2. ГОСТ Р 53802-2010 Системы и комплексы космические. Термины и
определения.
3. Микрин, Е. А. Бортовые комплексы управления космических
аппаратов: учебное пособие / Е.А.Микрин. – М: Издательство МГТУ
им. Н. Э. Баумана, 2014. – 245 с.
33

34.

«Инфокоммуникационные системы
наземной космической инфраструктуры»
ЛИТЕРАТУРА:
4. Мануйлов, Ю.С. Управление космическими аппаратами и
средствами наземного комплекса управления: учебник /
Ю.С.Мануйлов, В.Н.Калинин, В.С.Гончаревский и др. – СПб.: ВКА
имени А.Ф. Можайского, 2010. – 609 с.
5. Назаров, А.В. Современная телеметрия в теории и практике:
учебный курс / А.В.Назаров, Г.И.Козырев, И.В Шитов и др. – СПб.:
Наука и техника, 2007. – 668 с.
34