Di hub saya, saya ingin memberi tahu Anda tentang manajemen pesawat ruang angkasa berawak. Sebagian besar tentang kapal Soyuz dan Space Shuttle. Lebih dari 15 tahun mempelajari kapal-kapal ini, saya telah mengumpulkan cukup informasi tentang mereka, serta pengetahuan yang ingin saya bagikan dengan Anda.Tentang Habr, saya ingin memberi tahu Anda tentang cara pendekatan pesawat ruang angkasa Soyuz dengan Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS). Karena dalam ruang di 70% kasus penyajian informasi, singkatan digunakan, saya harus menggunakannya dengan cara yang sama, tetapi saya akan mencoba menguraikan dan menjelaskan maknanya dalam yang paling kompleks dan tidak bisa dipahami.
Untuk membicarakan mode ini, kita perlu menggambarkan dinamika kapal dan stasiun, serta menjelaskan prinsip-prinsip dasar kontrol kapal.
Ketika mendekati ruang, dinamika kapal pengangkut (TC) dan stasiun ruang angkasa internasional (ISS) dapat direpresentasikan dalam bentuk dua gerakan independen:
- rotasi masing-masing pesawat ruang angkasa di sekitar pusat massanya (penugasan kecepatan sudut);
- gerakan relatif dari pusat massa TC dan ISS (penugasan kecepatan linier).
Karena itu, manajemen meliputi:
- mengontrol pergerakan setiap pesawat ruang angkasa di sekitar pusat massanya ( kontrol orientasi atau kontrol posisi sudut relatif )
- kontrol gerakan relatif pusat massa pesawat ruang angkasa (kontrol jalur relatif konvergensi).
Dalam praktiknya, dalam proses mendekati gerakan ISS dalam orbit yang diketahui dan mempertahankan orientasi yang diberikan (dalam TC yang sebelumnya ditetapkan untuk kenyamanan), maka ISS disebut kapal pasif (PC). Kapal pengangkut, yang merupakan kapal aktif (AK), memiliki tugas untuk bermanuver, yaitu mengendalikan rotasi dan pergerakan relatif terhadap pusat massa relatif terhadap ISS. Oleh karena itu, untuk implementasi pendekatan TC ke ISS dalam sistem kontrol gerak (CMS) TC, mode pendekatan (SB) disediakan.
Tugas apa yang dipecahkan oleh mode pemulihan hubungan?
- pemilihan jalur pendekatan optimal (OTC) pesawat ruang angkasa dengan ISS, berdasarkan konsumsi bahan bakar minimum untuk implementasinya;
- organisasi kontrol gerakan TC di sepanjang jalur pendekatan yang dipilih;
- menyediakan overflight otomatis (diskrit) atau manual (analog) ke stasiun dok yang diberikan ISS, melayang di depannya, mendekati dengan parameter gerakan relatif yang memastikan operasi normal mekanisme dok;
- memberikan kontrol otomatis atas keadaan sistem kontrol gerak
- TC dalam mode tutup. Jika kegagalan terjadi, otomatis
- beralih ke perangkat yang dapat diservis;
- masalah informasi kepada kru tentang melewati mode pendekatan, parameter
- gerakan dan kegagalan relatif dari COURT TC;
- menyediakan penghapusan TC secara otomatis atau manual dari ISS di hadapan bahaya
- tabrakan.
Jadi, sistem pendekatan, seperti sistem kontrol lainnya, harus memenuhi persyaratan berikut:
- konsumsi bahan bakar minimum untuk pemulihan hubungan;
- kontrol presisi tinggi TC;
- kesederhanaan implementasi perangkat lunak dan instrumen;
- berat minimum, dimensi, dan konsumsi daya sistem;
- keandalan sistem yang tinggi;
- keamanan proses pemulihan hubungan.
Selain itu, saya ingin mencatat bahwa untuk memastikan berlalunya mode pendekatan dan intervensi operasional MCC dalam kontrol sel bahan bakar dalam kasus situasi darurat (NShS) pada tahap kritis pendekatan (flyby, melayang, tambat, docking), diharapkan bahwa operasi ini dilakukan dalam cahaya dalam sesi komunikasi, yaitu, di zona visibilitas titik pengukuran berbasis darat. Tetapi sesi komunikasi hanya dimungkinkan pada interval waktu tertentu, karena lokasi geografis dari titik pengukuran berbasis darat dan presesi orbit karena rotasi harian Bumi. Oleh karena itu, perlu untuk membuat kontrol kapal pengangkut seperti itu dalam mode pendekatan untuk membawanya ke sekitar ISS (jarak relatif kurang dari 1 km) pada titik waktu tertentu, yang memastikan komunikasi jangka panjang yang andal dengan MCC dan situasi hitam-putih yang menguntungkan pada tahap terbang, mendarat, dan docking.
Tujuan dari sistem, persyaratan untuk itu dan batas waktu, dengan mempertimbangkan situasi hitam-putih, menentukan prinsip-prinsip kontrol kapal pengangkut dan
membangun TC pengadilan dalam mode pemulihan hubungan.
Sekarang, mari kita berurusan dengan Anda prinsip mengelola TC dalam mode SB.
Karena persyaratan untuk sistem kontrol pendekatan bertentangan, sangat tidak mungkin untuk memuaskan mereka, karena tidak mungkin untuk memilih metode penargetan untuk mengendalikan kapal transportasi yang akan memastikan pemenuhan simultan semua persyaratan untuk sistem. Oleh karena itu, dalam praktiknya, seluruh proses pemulihan hubungan dibagi menjadi dua bagian:
- bagian jauh (DU), yang tugasnya adalah membawa TC ke area ISS di sepanjang jalur pendekatan yang optimal, yaitu, dengan konsumsi bahan bakar minimal;
- - bagian dekat (CU), tugasnya adalah untuk memastikan kontrol dengan akurasi yang diberikan dari orientasi dan pergerakan pusat massa TC ke stasiun dok yang dipilih dan kontak lunak saat dok. Berdasarkan pertimbangan di atas, untuk kapal angkut, pendekatan kedekatan direalisasikan menggunakan metode lintasan bebas, dan unit kontrol mendekatinya menggunakan metode panduan yang dimodifikasi di sepanjang garis pandang (di sini, di bawah garis pandang (LP), garis yang menghubungkan pusat massa benda yang berkumpul diadopsi).
Bimbingan menggunakan metode lintasan gratisMetode lintasan bebas memperhitungkan gerakan orbital pesawat ruang angkasa di medan gravitasi bumi. Hal ini memungkinkan transfer kapal pengangkut dari orbit yang menunggu ke sekitar ISS menggunakan manuver multi-pulsa, yang terdiri dari bagian dari gerak balistik (bebas) dari pesawat ruang angkasa di bidang gravitasi dan gerak dikendalikan (dengan sistem propulsi menyala) gerakan pesawat ruang angkasa. Arah, besarnya dan momen dari output pulsa korektif ini dihitung dari kondisi akhirnya masuk ke sekitar ISS. Perlu dicatat bahwa waktu untuk mengeluarkan pulsa korektif sangat singkat dibandingkan dengan waktu pergerakan bebas TC. Dengan demikian, lintasan pendekatan terdiri dari bagian-bagian dari pergerakan bebas TC, pada titik antarmuka yang mana impuls korektif dikeluarkan. Dari sini ikuti nama metode panduan. Untuk TC, panduan target menggunakan metode lintasan gratis memberikan pendekatan berikut untuk ISS:
- dua pulsa;
- tiga pulsa.
Tentu saja, ada skema lain, tetapi dalam artikel ini kami hanya akan mempertimbangkan ini.
1. Dalam kasus skema dua-pulsa, jalur pendekatan dibangun menggunakan manuver 2-pulsa, di mana
ΔV1 dirancang untuk membangun orbit intersepsi, yang memastikan bahwa TC memasuki area OK pada titik waktu Tzad;
ΔV2 dirancang untuk menyelaraskan kecepatan orbital TC dan OK.
2. Dalam kasus sirkuit tiga-pulsa, jalur pendekatan adalah transisi singkat yang direalisasikan oleh tiga pulsa pengoreksi
ΔV1, ΔV2, ΔV3 .
Dalam hal ini,
ΔV1 diterapkan dalam orbit ekspektasi untuk mentransfer TC ke internal
orbit transisi elips,
ΔV2 - dirancang untuk transisi TC ke ISS ke yang telah ditentukan
titik waktu tzad,
ΔV3 - diperlukan untuk menyelaraskan kecepatan orbit pesawat ruang angkasa dan ISS.
Dalam artikel berikut, kami akan memeriksa panduan sepanjang garis pandang, panduan paralel, dll.