في مراكزي ، أريد أن أخبركم عن إدارة المركبات الفضائية المأهولة. في الغالب حول سويز وسفن مكوك الفضاء. على مدار 15 عامًا من دراسة هذه السفن ، جمعت معلومات كافية عنها ، بالإضافة إلى المعرفة التي أريد مشاركتها معك.على هبر أريد أن أخبركم عن طريقة اقتراب مركبة الفضاء سويوز مع محطة الفضاء الدولية (ISS). نظرًا لأنه في 70٪ من حالات تقديم المعلومات ، يتم استخدام الاختصارات ، وسيتعين علي استخدامها بنفس الطريقة ، لكنني سأحاول فك وشرح معانيها في أكثرها تعقيدًا وغير مفهومة.
للحديث عن هذا الوضع ، نحتاج إلى وصف ديناميات السفينة والمحطة ، وكذلك وصف المبادئ الأساسية لمراقبة السفينة.
عند الاقتراب من الفضاء ، يمكن تمثيل ديناميكيات سفينة النقل (TC) والمحطة الفضائية الدولية (ISS) في شكل حركتين مستقلتين:
- دوران كل مركبة فضائية حول مركز كتلتها (تخصيص السرعة الزاوية) ؛
- الحركة النسبية لمراكز الكتلة من TC و ISS (تخصيصات السرعة الخطية).
لذلك ، تشمل الإدارة:
- التحكم في حركة كل مركبة فضائية حول مركز كتلتها ( التحكم في الاتجاه أو التحكم في الموضع الزاوي النسبي )
- التحكم في الحركة النسبية لمراكز كتلة المركبات الفضائية (التحكم في المسار النسبي للتقارب).
في الممارسة العملية ، في عملية الاقتراب من المحطة الفضائية الدولية يتحرك في مدار معروف ويحافظ على اتجاه معين (في مجموعة سابقة لرسو السفن مريحة TC) ، لذلك يسمى محطة الفضاء الدولية سفينة سلبية (PC). إن سفينة النقل ، وهي سفينة نشطة (AK) ، لديها مهمة المناورة ، أي التحكم في الدوران والحركة بالنسبة إلى مركز الكتلة بالنسبة إلى المحطة الفضائية الدولية. لذلك ، من أجل تنفيذ مقاربة TC لنظام ISS في نظام التحكم في الحركة (CMS) من TC ، يتم توفير وضع النهج (SB).
ما المهام التي يحلها وضع التقارب؟
- اختيار مسار النهج الأمثل (OTC) للمركبة الفضائية مع المحطة الفضائية الدولية ، على أساس الحد الأدنى لاستهلاك الوقود لتنفيذه ؛
- تنظيم السيطرة على حركة التعاون الفني على طول مسار النهج المحدد ؛
- توفير تحليقات تلقائية (منفصلة) أو يدوية (تمثيلية) لمحطة إرساء معينة لمحطة الفضاء الدولية (ISS) ، تحوم أمامها ، مع الاقتراب من معلمات الحركة النسبية التي تضمن التشغيل العادي لآلية الالتحام ؛
- توفير التحكم التلقائي في حالة نظام التحكم في الحركة
- TC في وضع قريب. إذا حدث فشل ، التلقائي
- التحول إلى الأجهزة القابلة للخدمة ؛
- مسألة المعلومات إلى الطاقم حول اجتياز وضع النهج ، المعلمات
- الحركة النسبية والإخفاقات في المحكمة الجنائية الدولية ؛
- توفير الإزالة التلقائية أو اليدوية من TC من محطة الفضاء الدولية في وجود خطر
- الاصطدام.
لذلك ، يجب أن يفي نظام النهج ، مثل أي نظام تحكم آخر ، بالمتطلبات التالية:
- الحد الأدنى من استهلاك الوقود للتقارب ؛
- مراقبة عالية الدقة TC ؛
- بساطة تنفيذ البرامج والأدوات ؛
- الحد الأدنى للوزن والأبعاد واستهلاك الطاقة للنظام ؛
- موثوقية النظام عالية.
- سلامة عملية التقارب.
بالإضافة إلى ذلك ، أريد أن أشير إلى أنه من أجل ضمان مرور وضع النهج والتدخل التشغيلي لـ MCC في السيطرة على خلية الوقود في حالات الطوارئ (NShS) في المراحل الحرجة من النهج (flyby ، التحويم ، الإرساء ، الإرساء) ، من المستحسن أن يتم تنفيذ هذه العمليات في ضوء الدورات الاتصالات ، أي في مناطق الرؤية لنقاط القياس الأرضية. لكن جلسات التواصل لا تكون ممكنة إلا في فواصل زمنية معينة ، بسبب الموقع الجغرافي لنقاط القياس الأرضية وتقدّم المدار بسبب الدوران اليومي للأرض. لذلك ، من الضروري إنشاء مثل هذا التحكم لسفينة النقل في وضع الاقتراب من أجل إدخالها بالقرب من المحطة الفضائية الدولية (المسافة النسبية أقل من كيلومتر واحد) في وقت معين ، مما يضمن اتصالاً موثوقاً وطويل الأمد مع مركز عملائي وموقفًا مناسبًا للأبيض والأسود في مراحل الطيران والهبوط والإرساء.
الغرض من النظام ، ومتطلباته وحدود الوقت ، مع مراعاة الموقف بالأبيض والأسود ، تحديد مبادئ التحكم في سفينة النقل والمبادئ
بناء المحكمة TC في وضع التقارب.
الآن ، دعونا نتعامل معك مبدأ إدارة TC في وضع SB.
نظرًا لأن متطلبات نظام التحكم في النهج متناقضة ، فمن المستحيل تمامًا الوفاء بها ، لأنه من المستحيل تحديد طريقة استهداف للسيطرة على سفينة النقل التي تضمن الوفاء المتزامن بجميع متطلبات النظام. لذلك ، في الممارسة العملية ، يتم تقسيم عملية التقارب بأكملها إلى قسمين:
- القسم البعيد (DU) ، الذي تتمثل مهمته في جلب TC إلى منطقة محطة الفضاء الدولية على طول مسار النهج الأمثل ، أي بأقل استهلاك للوقود ؛
- - القسم القريب (CU) ، وتتمثل مهمته في ضمان التحكم بدقة معينة في اتجاه وحركة مركز الكتلة من TC نحو محطة الإرساء المحددة والاتصال الناعم عند الالتحام. استنادًا إلى الاعتبارات المذكورة أعلاه ، بالنسبة لسفينة النقل ، يتم تطبيق التحكم في القرب باستخدام طريقة المسار الحر ، وقاعدة التحكم هي طريقة توجيه معدلة على طول خط البصر (هنا ، تحت خط الرؤية (LP) ، يتم اعتماد الخط الذي يربط بين مراكز كتلة الأجسام المتقاربة).
توجيه باستخدام طريقة المسار الحرتأخذ طريقة المسار الحر في الاعتبار الحركة المدارية للمركبة الفضائية في مجال الجاذبية الأرضية. يسمح بنقل سفينة نقل من مدار الانتظار إلى جوار المحطة الفضائية الدولية باستخدام مناورة متعددة النبض ، والتي تتكون من أقسام من الحركة الباليستية (الحرة) للمركبة الفضائية في مجال الجاذبية وحركة التحكم (مع نظام الدفع على) المركبة الفضائية. يتم احتساب اتجاه وحجم وحظات إخراج هذه النبضات التصحيحية من حالة الوصول في النهاية إلى محيط محطة الفضاء الدولية. تجدر الإشارة إلى أن وقت إصدار نبضات تصحيحية قصير جدًا مقارنة بوقت حرية الحركة لـ TC. وبالتالي ، فإن مسار النهج يتكون من أقسام من حرية الحركة من TC ، في نقاط واجهة التي تصدر النبضات التصحيحية. من هنا يتبع اسم طريقة التوجيه. بالنسبة إلى المساهمين الأساسيين ، يوفر التوجيه المستهدف باستخدام طريقة المسار الحر الطرق التالية لنظام الفضاء الخارجي:
- انقر نقرا مزدوجا النبض.
- ثلاثة والنبض.
بالطبع ، هناك مخططات أخرى ، ولكن في هذه المقالة سننظر في هذه فقط.
1. في حالة وجود مخطط ثنائي النبض ، يتم إنشاء مسار النهج باستخدام مناورة ثنائية النبض ، حيث
تم تصميم
1V1 لبناء مدار اعتراض ، والذي يضمن أن TC يدخل مجاورة موافق في نقطة معينة في وقت تزاد ؛
تم تصميم
ΔV2 لمحاذاة السرعات المدارية لـ TC و OK.
2. في حالة دارة ثلاثية النبضات ، يكون مسار الاقتراب عبارة عن انتقال بيضاوي يتحقق من خلال ثلاث نبضات تصحيح
ΔV1 و 2V2 و ΔV3 .
في هذه الحالة ،
يتم تطبيق
ΔV1 في مدار التوقع لنقل TC إلى الداخلي
مدار انتقائي بيضاوي ،
ΔV2 - مصمم للانتقال من TC إلى محطة الفضاء الدولية إلى محدد سلفا
نقطة في الوقت tzad ،
3V3 - ضروري لمحاذاة السرعات المدارية للمركبة الفضائية ومحطة الفضاء الدولية.
في المقالات التالية ، سنبحث التوجيه على طول خط الرؤية ، التوجيه الموازي ، إلخ.