Текст
                    ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР АКАДЕМИЯ НАУК СССР
ПО НАУКЕ И ТЕХНИКЕ
ВСЕСОЮЗНЫЙ ИНСТИТУТ НАУЧНОЙ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
(ВИНИТИ)
Для служебного пользования
Экз. М
ЗАРУБЕЖНЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ
КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ
РЕФЕРАТИВНЫЙ СБОРНИК
Издается 1 раз в месяц
11
МОСКВА 1991


ОБЪЕДИНЕННАЯ РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ информационных изданий по астрономии, геодезии, исследованиям, космического пространства и Земли из космоса Главный редактор — акад. А. А. Боярчук Члены редакционной коллегии: проф. Т. А. Агекян, акад. В. А. Амбарцумян, д. ф.-м. н. Ю. В. Батраков, чл.-ко'рр. АН СССР Ю. Д. Буланже, к. т. н. В. Д. Власов, проф. В. Г. Горбацкий, д. ф.-м. н. А. А. Гурштейн, проф. Я. Л. Зиман, акад. К. Я. Кондратьев, к. ф.-м. н. Э. В, Кононович, д. ф.-м. н. А. П. Кропоткин, чл.-корр. АН СССР М. Я. Маров, проф. А. Г. Масевич, к. т. н. П. П. Медведев, д. ф.-м. н. Д. И. Нагирнер, проф. /О. М. Нейман, проф. И. Д. Новиков, проф. Л. Я. Пеллинеп, проф. В. В. Подобед, к. х. н. Л. Д. Ревина, акад. Р. 3. Сагдеев, к. ф.-м. н. Н. Н. Самусь, проф. В. А. Сарычев, А. И. Седякина (ученый секретарь редколлегии), д. ф.-м. н. В. И. Слыш, акад. В. В. Соболев, д. ф.-м. н. А. В. Тутуков, к. ф.-м. н. В. Г. Шамаев, д. ф.-м. н. В. В. Шевченко, к. ф.-м. н. /С. Б. Шингарева, к. ф.-м. н. И. С. Щербина-Самойлова ) (зам. главного редактора) Научный редактор — канд. техн. наук Б. И. Ермишкин
ПРОГРАММЫ И ПРОЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 1. Проект бюджета НАСА на 1992 Фин. г. НАСА запросипо у конгресса на 1992 фин. г. 15,754 мпрд. допп., что на 13,6% больше, чем в 1991 фин. г. Проектом бю- джвта на 1992 фин. г. предусмотрено начало финансирования двух новых проектов: РН большой грузоподъемности HHLV и возвращаемого на поверхность Земли ИСЗ "Лайфсат" для проведения медико-биологических исследований. НАСА и министерство обороны США планируют направить на разработку РН HHLV в 1&92 Фин, г. по 175 млн. долл. каждое. На ИСЗ "Лайфсат* запрашивается 15 млн. долл. ИСЗ "Лайфсат*, который должен выводиться на орбиту с помощью РН "Депь- та-2", должен помочь в определении требований для обеспечения радиационной защиты астронавтов при длительных космических полетах. Проектом бюджета предусмотрено выделить 122 млн. долл. на программу ASA (Assured Shuttle Availability - обеспечение доступности МВКА "Спейс Шаттл)* По оценке одного из руководителей космических полетов НАСА Уильяма Ленуара, общие затраты на разработку РН HHLV могут достичь 10 млрд. долл. В проект бюджета включены также следующие основные проекты (ассигнования в млн. долл.): разработка верхних ступеней для носителей, осуществляющих космические транспортные операции — 108,5; разработка и эксплуатация орбитальных лабораторий "Спейспэб* - 150,2; перспективные программы по обеспечению космических транспортных операций - 53,8; разработка национального воздушно—космического самопета (NASP) — 305 (министерство обороны предусматривает на эти цепи 72 млн. долл.). На программы коммерческого назначения НАСА запрашивает в 1992 фин. г. 150 млн. долл. В число этих программ войдут программа COMET (Commercial Experiment Transporter - транспортер для проведения экспериментов коммерческого назначения) и разработка модуля гСпейсхэё" для установки на средней палубе МВКА "Спейс Шаттлг. Всего же НАСА хочет получить 32 млн. долл. на использьвание космических технологий и 118 млн. долл. на коммерческое использование космоса. 1-2 3
На НИОКР по аэронавтике НАСА запрашивает 591,2 мпн. допп. (в 1991 фин. г. на эти цепи быпо выделено 512 мпн. долл.), в том чиспе (в мпн. допп.): исследования по полетам с большими скоростями - 76,4; цифровые методы аэродинамического моделирования — 45,4; материалы и технологии несущих конструкций - 40,1; перспективные двигательные установки - 15,4; высокоэффективные технологии для разработки авиационных систем - 11,1. ; На систему наблюдений за Землей (EOS) проектом бюджета предусматривается 336 мпн. долл., включая 159,9 млн. долл. на проектирование научной аппаратуры и 82,6 мпн. допп. на систему обработки данных и информации (EOSDIS )• На разработку ООКС 'Свобода* планируется 2029 млн. долл. Б. И. Ермишкин "Aerospace Daily", 1991, 157, N* 25, 205 2. Вопросы космического образования в США и Западной Европе Томас Беккер (консультант по вопросам международного космического образования) провел анализ положения космического образования в США и странах Западной Европы. Он пришел к заключению, что усилия правительств и промышленных фирм недостаточны для обеспечения требований начала 21—го столетия, и предложил провести международный симпозиум в качестве первого шага для решения этой проблемы. В последние годы достигнут определённый прогресс в повышении уровня образования в средних школах по космической технике и астрономии. Однако в целом система образования не обеспечивает подготовки молодых специалистов, отвечающих современным требованиям. Задача космического образования — дать запас знаний, который позволит нам работать и жить в космическом пространстве на любом удалении от Земли. Космическое обучение должно объяснить устройство космических аппаратов и приборов, чтобы можно было совершать полеты на большие расстояния с высокой скоростью, без вреда для физического и умственного здоровья человека. Основные задачи космического оборазования: - подготовить молодых пюдей дпя работы в условиях миро - вого рынка рабочей сипы; 4
- изучить космическую технику настолько, чтобы ее можно быпо испопьзовать в интересах человечества; - подготовить к постоянному проживанию в космосе вместо того, чтобы быть временными визитерами; - подготовить молодых людей к жизни в условиях космической цивилизации, которая придет на смену нынешней дивили-» зации. Техническая подготовка должна быть на таком уровне, чтобы обеспечить потребности мирового рынка в кадрах с различным уровнем подготовки. Нехватка квалифицированных техников и ученых, испытываемая во многих странах, свидетельствует о том, что требования к рабочей сипе изменяются быстрее, чем это обеспечивает процесс обучения. Несмотря на тревожные признаки того, что система образования в США не дает нормального уровня грамотности, коренных изменений не происходит. По данным Совета по обеспечению реальной грамотности, 27 млн американцев в возрасте старше 17 пет практически неграмотны, а другие 45 млн только частично грамотны» По данным бюро США по переписи населения за 1986 г. при сохранении нынешней тенденции в 2000 г, 70% населения США будет практически неграмотно, а значит не сможет найти работы. Для того чтобы подготовиться к работе в следующем тысячелетии молодежь должна получить три типа образования: 1) фундаментальное функциональное образование-; 2) техническое образование; 3) готовность вовлечь человечество в процесс проникновения в космос. В настоящее время ни одно правительство западных государств не обеспечивает достижения поставленных целей в системе образования. Согласно данным исследования, проведенного Национальным научным фондом (NSF), учащиеся средней школы США по уровню своей подготовки занимают 15-е место среди 16 государств мира, которые были рассмотрены NTSF» В настоящее время в Великобритании нехватает 6 тыс. высококвалифицированных инженеров и научных работников, а в США эта цифра составляет 30 тыс. К 2000 г. нехватка указанных специалистов достигнет в Великобритании 10 тыс. человек, а в США — 75 тыс. человек. В США почти ничего не делается для повышения уровня образования на всех ступенях. В Великобритании созданы национальные программы обучения и производится переобучение преподавателей, чтобы обеспечить выполнение требований по достижению национальных це-
пей. В английских школах созданы условия для получения космического образования, особенно по астрономии, наукам о Земле и конструкции космических аппаратов. Космическое образование в Великобритании. Сильный толчок повышению уровня космического образования в Вепикобритании дало создание в начале 1980-х годов в университете Сюррея Координационного комитета по образованию в Вепикобритании. Эта группа создала аппаратуру для школ, обеспечивающую прием спутниковой информации, и осуществила запуск собственного учебного ИСЗ, именуемого "Уосат". Большую помощь в обеспечении космического образования оказывает журнал "Space Education", издаваемый Британским межпланетарным обществом (BIS)» Члены Координационного комитета Крейг Андервуд, Джон Осборн, Мартин Свитинг, Джон Гилберт и Аннет Темпп проявляют высокую активность в расширении космического образования. В Вепикобритании имеется не менее 516 школ, оснащенных аппаратурой дпя приема спутниковой информации, которые позволяют учащимся самим принимать спутниковую информацию прямо с борта ИСЗ. Такой аппаратурой оснащены 2/3 школ Уэльса. Родни Бакленд в июле 1989 г. создап в Англии Британскую национальную космическую школу, перед которой поставлены следующие задачи: - выявить молодых людей, проявляющих искренний ♦ интерес к космосу; - свести их вместе, чтобы они могли познакомиться друг с другом; - вовлечь их в процесс интенсивного изучения космических технологий и общих вопросов; - оценивать результаты обучения при контактах с учащимися и с преподавателями; - сосредоточить усилия на принятиц учащимися решений об их будущей карьере в промышленности или в учебных заведениях. Подбор учащихся производился в процессе индивидуальных бесед и по рекомендациям преподавателей. В течение одной недели учащихся знакомили с основами космической техники, начиная от проектирования РН в компьютерны! лаборатории Макинтош и до изготовления моделей ракет и их запуска, включая вопросы сверхзвуковой аэродинамики и конструкции космоппанов, буксирЬвание в космосе, конструкции МВКА-пред- шественников МВКА "Хотоп", ИСЗ дпя дистанционного зон- 6
дирования Земли, структура Европейского космического агентства (ЕКА), слежение за полетом ИСЗ. Первая космическая школа позволяет учащимся ознакомиться с реальной сложной » космической техникой и вопросами механики. Результаты работы школы превзошли все ожидания и поэтому было решено открыть другие космические школы в апреле и августе 1990 г, при университете Брунеля. К осени 1990 г. курс обучения в космических школах прошли 370 человек, многие из которых решили продолжить обучение для последующей работы в научных учреждениях и промышленности космического назначения. Большой успех в работе космических школ был обеспечен за счет непосредственной финансовой и производственной помощи со стороны фирм British Aerospace Space Systems!, Marconi Electronics, British Telecom, Британского национального центра дистанционному зондированию Земли и агентства ЕКА. Успех, достигнутый в работе космических школ, объясняется рядом факторов: - привлечением к руководству энергичных, образованных и политически проницательных специалистов; - непосредственное финансирование промышленными фирмами и обеспечение учебными пособиями; - поддержка со стороны местных органов по вопросам образования; - привлечение к работе высококвалифицированных преподавателей; - способность обеспечить образовательные потребности преподавателей и учащихся в космической технике. Космическое образование в США. В течение 1980~х годов в США достигнуты значительные успехи в вопросах космического образования. Разработаны многочисленные учебные программы частными школами и отдельными учителями. Министерство образования США недавно пыталось ввести на национальном уровне программы обучения по вопросам достижений в науке и технике. Эти программы имели определенный успех. Одна из этих программ приобрела известность под именем Проекта звездных школ, в соответствии с которой производилось обучение учащихся школ, расположенных в сельских отдаленных районах с недостаточным уровнем ассигнований на образование. В настоящее время в классах, оснащенных аппаратурой для приема спутниковой информации, обучается около 15 тыс. учащихся в 40 штатах США. 7
Наиболее важное значение на национапьном уровне имеют космические шкопы в Хантсвиппе и в шт. Флорида. В этих школах составлены программы недельного обучения, рассчитанные на пять групп учащихся: - 4-6 классов (возраст 10-12 ner)i - 7-9 классов (возраст 13-15 пет); - 10-12 классов (возраст 16-18 лет); - преподавателей; - взрослых, не являющихся преподавателями. Обучение по всем пяти вышеперечисленным программам производится при поддержке НАСА и промышленных фирм, без официального участия правительства' США. Тем не менее и президент Буш и вице-президент Куэйп в устных выступлениях обещали значительную поддержку космическим школам. В процессе ооучения, используется сложное оборудование и аппаратура: тренажеры, терминалы центра управления попетом, макет кабины экипажа МВКА "Спейс Шаттл*', тренажер для тренировок в условиях микрогравитации и макеты образцов космической техники. В национальном масштабе разработана программа обучения молодых астронавтов для младших классов (до 8 класса включительно), которая предназначена для создания заинтересованности у молодых людей к науке, математике и космическим технологиям. В процессе обучения используются печатные учебные материалы, большинство из которых составлены на основе публикаций НАСА. Космическая академия в Сент-Луисе является примером учебного заведения, предназначенного для привлечения одаренных учащихся к изучению космических наук и космической техники. В академии в течение трех недель обучаются учащиеся 1-8 классов. Предметом изучения является широкий круг вопросов от основ астрономии и да строительства подводного жилища в плавательном бассейне из простейших материалов, В средней школе во Франклине производится обучение по однодневной программе под руководством преподавателя по технологии Дугласа Крейга. В процессе обучения производится сборка подводного жилища в плавательном бассейне с использованием тяжелых ботинок дпя ходьбы по дну бассейна, чтобы имитировать невесомость. Ряд учащихся проводит некоторое время в изоляции от внешнего мира, имея связь только по радио. Учащиеся занимаются изготовлением и запуском ракет, 8
которые предназначаются дпя доставки письменных поручений в •'отдаленные районы. Два ученика шкопы недавно попучипи стипендии дпя обучения в Европейской космической школе, которая создана при университете Брунепя в Великобритании. Подготовка преподавателей дпя космического образования, В большинстве стран мира наибольшее сопротивление космическому образованию оказывается со стороны самих преподавателей и со стороны промышленности. От позиции этих двух групп в наибольшей степени зависит судьба космического образования. В Великобритании нет национальной космической программы из-за отказа правительства взять на себя руководящую роль в исследованиях космоса. В США система образования настолько раздроблена, что невозможно создать учебные программы для всей страны. Руководители частных предприятий не видят оснований для финансирования космического образования. Небольшая финансовая поддержка со стороны ряда фирм не решает проблемы. Неудивительно, что на международном уровне обучению преподавателей космическим технологиям уделяется явно малое внимание. Препятствия на пути развертывания космического образования в школах. Первым и наиболее трудно преодолимым препятствием является отсутствие во всех странах стержня, вокруг которого могло бы объединиться раздробленное космическое образование. К числу следующих препятствий относятся некомпетентность административных органов, отсутствие заинтересованности со стороны руководителей частных предприятий и отказ правительств взять на себя роль лидеров в организации космического образования. Положение усложняется и тем, что преподаватели школ имеют слабое представление о реальных масштабах космических технологий. Преподаватели американских школ, желающие создать одно- двухнедельные курсы по дистанционному зондированию Земли, не имеют воз-* можности для приобретения учебных материалов в виде цветных спутниковых снимков или слайдов и магнитных лент. Эти материалы не изготавливаются в учебных форматах, так как они дороги и так как перед промышленностью не ставятся задачи по созданию информационных продуктов дпя учебных цепей. Другое положение сложилось в Великобритании, где Британский национальный центр по дистанционному зондированию Зем- 9 2-1
пи, находящийся в Фарнборо, выпускает информационные материалы отличного качества, пригодные дня непосредственного использования учителями и учащимися. Большую роль в атом играет Ислуин Томас, руководящий работами в центре по подготовке учебных материалов. Любой английский преподаватель может получить от него отличные учебные материалы в виде комплектов цветных слайдов, магнитных лент, плакатов, буклетов и снимков, поступивших от ИСЗ различных типов. Политика в области космического образования и ее перспективы. В США образование имеет политическое, а не академическое значение. Социальные проблемы Америки, которые носят дезорганизующий характер, мешают достижению успеха при проведении большинства- мероприятий национального масштаба. Вследствие этого перспективы космического образования в США неясны. Более благоприятная обстановка сложилась в странах Западной Европы. Положительную роль в этом играют агентство ЕКА и предстоящее создание единого евройейского рынка. Большое значение будут иметь заочное обучение с помощью спутниковых каналов связи и по переписке. Предложения на 1990-е годы. Космические исследования становятся де'пом всего человечества, а не одного государства или кучки сверхдержав, В следующем тысячелетии эти исследования приобретут значительно более широкий масштаб и поэтому • они должны проводиться совместно многими государствами на основе постоянного сотрудничества в глобальном масштабе. Автор статьи предлагает создать группу специалистов из представителей многих государств, которая бы летом 199 2 г. в течение недели в рамках "Международного космического года 1992''решила следующие задачи: - разработала бы проект международной хартии по космическому образованию в школах для всех классов (от 1 до 12); - подготовила бы принципы создания международной космической учебной программы, которую можно приобретать по подписке; - представила бы устные доклады по вопросам политики в области космического образования и разработки учебных программ; - подготовила бы одночасовую международную ТВ-программу для передачи через ИСЗ "Олимп" агентства EKAvno вопросам международного космического образования для преподавателей всего мира; 10
— разработана бы текст соглашения по вопросам международного обмена учебными космическими программами в течение 12 месяцев после проведения симпозиума. Международный симпозиум под названием "Международная школа космических исследований'' сосредоточит свои усилия на вопросах космического образования в глобальном масшта- ' бе и создаст базу для расширения подготовки преподавателей по космическому образованию. Симпозиум почЗволит убедить власти многих государств в необходимости создания стандартных документов по космическому образованию, Б.И. Ермишкин "Space Policy". 1991, 7, Ns 1, 60-71 3.Космические исследования в Бразилии В статье сотрудника Военной академии США в Вест-Пойнте капитана Клиффорда Грэхэма рассматриваются состояние, организация и перспективы космических исследований в Бразилии. • Хотя космические исследования в Бразилии проводятся почти 30 лет, о них мало известно за пределами страны. Организационная структура. Руководство космическими исследованиями в Бразилии осуществляется Комиссией по космосу СОВАЕ (Соmission for Space Activities), подчиняющейся президенту страны через Национальный совет безопасности (NSC)* В этих исследованиях принимают участие министерство науки и техники, в введении которого находится Институт космических исследований INPE, и министерство аэронавтики, которому подчинены: 1) Центр авиакосмических технологий (СТА) совместно с Институтом космической деятельности (IAE); 2) Пусковой комплекс в Баррейра-до-Ин- ферно (CLBI), 3) Пусковой комплекс в Алкантара (CLA). С 1974 г. главным объектом внимания комиссии СОВАЕ является программа "Полная бразильская космическая миссия*" (МЕСВ), цель которой обеспечить вывод в космос ИСЗ, изготовленных в Бразилии. Программой МЕСВ предусмотрено вывести на орбиты в начале 1990-х годов четырех ИСЗ различного типа> изготовленных под наблюдением института ШРЕ и запускаемых с помощью РН института IAE» Запуски ИСЗ должны производиться из нового пускового комплекса в Алкан - тара.
Институт космической деятельности (IAE) играет главную роль в организации космических исспедований в Бразилии и отвечает за разработку РН. Институт 1АЕ координирует свою работу с институтом ШРЕ и пусковым комплексом в Апкантара через комиссию СОВАЕ. Институт IAE входит в состав центра СТА, принадлежащего ВВС Бразилии, Центр СТА, который находится Сан-Жозе-дос-Кампос (97 км на северо-восток от Сан- Паупо), отвечает за программы обучения, исследований и разработок в соответствии с задачами национальной политики в области авиации и космоса. В состав центра СТА также входят: - Технологический институт по аэронавтике (ITA)» - Институт исследований и разработок (IPD), отвечающий за разработку авиационной техники и технологические процессы. - Институт перспективных исследований (IEAV), ведающий прикладными исследованиями в областях ядерной физики малых энергий, по ядерной энергетике, лазерам^ взаимодействиям между радиационными излучениями и материапам и информатике, - Институт по вопросам координации и кооперации в промышленности ,(IFI), • отвечающий за внедрение технологий, созданных в институте СТА и на бразильских предприятиях. С момента зарождения космических исспедований в Бразилии институт IAE руководит разработкой РН^Им создано семейство твердотопливных ракет г Сон да". На первом этапе институт вел изготовление исследовательских ракет простой конструкции, стабилизируемых в полете с помощью аэродинамиче— ских стабилизаторов, К числу таких ракет относятся ракеты "Сонда-1, 2 и 3". Недавно институтом создана ракета "Сон- да-4" с системой управления по трем осям, которая обеспечивает полет по заданной траектории. Ракета "Сонда-1", которая использовалась для проведения в 1966 г. исспедований атмосферы по международной программе Exametnet, обеспечивала подъем на высоту 60-70 км аппаратуры массой до 4,2 кг. Доводка конструкции ракеты "Сонда-1" и серийное изготовление производипись бразильской фирмой Avibras* С 1967 г. фирма Avibras стала изготавливать ракеты "Сонда-2" 2 А и 2С ". Эти одноступенчатые ракеты обеспечивали подъем на высоту до 100 км полезных нагрузок массой до 44 кг. В Бразилии было проведено более 50 запусков ракет этих модификаций. Институт IAE продолжает использовать ракеты "Сонда-2* для проведения 12
летных испытаний, связанных с проверкой новых видов топпива, аэродинамики элементов конструкции и электронных компонентов. С 1969 г. институт IAE начал выпуск двухступенчатых ракет "Сонда-3", предназначенных для подъема на высоту до 500 км полезных нагрузок массой до 50 кг. Это была первая ракета, в которой применялись достаточно сложные элементы конструкции: автоматическая система управления, система разделения ступеней, система воспламенения двигателя 2~й ступени, аппаратура для записи научных данных, система ориентации и стабилизации и система доставки на поверхность Земли блока научной аппаратуры. В 1976 г. был произведен первый запуск модернизированной ракеты ""Сонда-З", которая обеспечивала подъем полезных нагрузок массой 130- 160 кг на высоты несколько менее 500 км. Всего было произведено 23 запуска модернизированных ракет "Сонда-3". Разработка ракеты "Сонда-4" началась в 1975 г. с целью отработки РН типа VLS ^ На второй ступени этой РН использовался двигатель S -20, применявшийся в качестве двигателя первой ступени ракеты "Сонда-З*,; Запуски прототипа РН производились 21 ноября 1984, 19 ноября 1985, 8 октября 1987 и 28 апреля 1989 гг. Отказ системы разделения ступеней при запуске в октябре 1987 г. привел к задержке отработки РН VLS» Пусковые комплексы. Комплекс в Баррейра-до-'Инферно находится на северо-восточном побережье Бразилии и занимает площадь около 1,9 тыс. га (в 12 км от г» Натали - столицы штата Рио-Гранде-до-Норте). Он используется с 1965 г. для запуска исследовательских ракет. Персонал комплекса обучался под руководством американских специалистов сначала в США, а затем американские специалисты прибыли в Бразилию для оказания помощи при использовании американского оборудования. Запуски с этого комплекса производятся с декабря 1965 г. и по настоящее время, включая запуск РН "Сонда-4", который был произведен 28 апреля 1989 г. По решению комиссии СОВАЕ было начато строительство второго пускового комплекса в Апкантара площадью 520. км^. Строительная площадка была выбрана в 1980 гм но работы до сих пор не закончены из-за недостатка ресурсов. Район этого комплекса характеризуется благоприятным климатом: большим числом дней с безоблачной погодой, 13
небольшими предсказуемыми ветрами, примерно постоянной температурой воздуха. Благодаря близкому расположению к экватору (2,3° ю.ш.) комплекс является идеальным для вывода ИСЗ на экваториальные орбиты. По этому показателю он превосходит все стартовые комплексы, мира. Институт космических исспедований ( INPE ) создан на базе Организационной группы Национальной комиссии по кос ми— ческой деятельности (GOCNAE), которая была сформирована в 1961 г. Институт INPE является гражданской организацией, отвечающей за проведение фундаментальных и прикладных исследований по мирному использованию космоса, В составе института создало семь отдепов (директоратов), включая отделы: метеорологии, инженерных , разработок и космических технологий, дистанционного зондирования Земли, космических наук и исследований атмосферы. Штаб-квартира института находится на территории центра СТА в Сан-Жозе-дос-Кампос по соседству с институтом IAE» В введении института ШРЕ находится несколько наземных станций дпя приема космической информации и других объектов, включая: станции для ионосферных исспедований в Кахоейра Паулиста (Сан-Пауло). и Фортапеза (Цеара); радиообсерваторию в Атибайя (Сан-Пауло); станцию для приема информации с борта американских ИСЗ серии "Лендсат" в Куиаба (Мато- Гроссо); региональную лабораторию по дистанционному зондированию Земли в Кампаниа-Гранде (Параиба). Институт INPE завоевал признание среди космических организаций мира. В 19 86 г. он был организатором симпозиума по дистанционному зондированию Земли, в работе которого наряду с представителями стран Латинской Америки приняли участие ученые из США, Франции, ФРГ, Великобритании и Японии. Институт сотрудничает при проведении космических исследований со специалистами многих стран, включая США, Канаду, Советский Союз и Китай. Программа МЕСВ (*' Полная бразильская космическая миссия") имеет целью обеспечить вывод в космос ИСЗ, изготовленных в Бразилии. По первоначальному плану предусматривался вывод на орбиты четырех ИСЗ: в 1989 и 1991 гг. - двух ИСЗ дпя научных исследований на орбиты высотой 750 км; в 1993 г. (или немного позднее) - двух ИСЗ для дистанционного зондирования Земли на орбиты высотой 300- 500 км, В осуществлении поставленной цепи принимают участие многие бразильские организации. Институту IAE пору- 14
чено проектирование ИСЗ и разработка средств наземного комплекса, включая станции слежения и центры управления полетом. Институт IAE отвечает за разработку РН, с помощью которой ИСЗ должны выводиться на заданные орбиты. Строительство пускового комплекса в Алкантара должна осуществлять специально созданная группа, GICLA» Наиболее трудную и сложную задачу при выполнении программы МЕСВ выполняет институт ШРЕ: ои ведет разработку и изготовление ч&тырех ИСЗ совместно с бразильскими предприятиями. -Цв^^Й^З SCD -1 и 2 предназначены для сбора и ретрансляции Метеорологических и гидрологических данных, собираемых автоматическими станциями, расположенными на территории всей Бразилии. Автоматические станции собирают данные о скорости ветра, температуре, влажности и количестве осадков. Эти данные ретранслируются с помощью американских ИСЗ серии GEOS с конца 1970-х годов. По состоянию на начало 1991 г. завершалось изготовление ИСЗ SCD - 1, который на 50% создан на базе бразипьских технологий, а ИСЗ SCD-2 находился в состоянии разработки. ИСЗ для дистанционного зондирования Земли SSR -I и 2 также продолжают быть в состоянии разработки. Институт INPE реконструируется за счет строительства новых стендов, которые обеспечивают имитацию условий космического пространства. Лаборатория для сборки и испытания ИСЗ (LIT), которая была введена в строй в декабре 1987 г», обеспечивает проведение вибрационных и ударных испытаний ИСЗ, тепловых и вакуумных испытаний и проверку бортовой аппаратуры ИСЗ на интерференцию с внешними электромагнитными излучениями. Реконструкцией института INPE предусматривается создание центра управления полетом ИСЗ, расположенного вблизи Сан-Жозе—дос-Кампос. Запуски ИСЗ будут производиться из комплекса в Апкантара. Данные с борта ИСЗ SCD -1 и 2 будут приниматься НС в Куиаба (Мато-Гроссо) и в Алкантара (Ма- ранхао). В Кахойера Паулиста строится центр для сбора и распространения данных, полученных с помощью ИСЗ для дистанционного зондирования Земли. РН VLSy которая" разрабатывается институтом IAE, имеет 4 ступени и предназначается для вывода на орбить! высотой 250 - 1000 км ИСЗ массой 100-200 кг. Первые три ступени РН оснащаются системой управления по трем осям, а четвертая стабилизируется в пространстве за счет вращения кор— 15
пуса вокруг своей оси. На борту 4-й ступени установлены инер- циапьная платформа и компьютер, с помощью которых осуществляется управление полетом при работе двигателей первых трех ступеней. На последней ступени установлены также большая часть ТМ-аппаратуры, приемопередатчик и антенны. Состояние работ. Осуществление программы МЕСВ идет со значительным отставанием из-за трудностей, встретившихся при разработке РН VLS» В декабре 1985 г. был произведен подрыв РН VLS-RI, которая представляла собой модель РН VLS в масштабе 1:3. Это было произведено из-за отказа системы воспламенения одного из двигателей. Запуск раке~ ты "Сонда-4*' в октябре 1987 г. был прекращен в полете из-* за отказа системы разделения ступеней, вызванного неисправностью бортового компьютера. Вследствие этого летные испытания ракеты "Сонда-.4^, планировавшиеся на декабрь 1988 г., были перенесены на апрель 1989 г. Одной из причин задержки запуска ракеты ЛГСонда«-4*' была несвоевременная поставка компонентов электронного оборудования для ремонта инерциальной системы управления ракеты MIDAS американской фирмой Vector Corporatfon • Программа МЕСВ выполнялась с опозданием из-за недостаточного финансирования (таблица). В 1986 г. 143 техника уволились из института [Де и перешли в частную промышленность в связи с неудовлетворенностью низким уровнем зарплаты. Финансирование основных объектов программы МЕСВ Наименование объекта и организация Ппанируе - мые затраты, млн. допп.^ 1982- 1992 гг. Фактические затраты^ млн. долл#> 1982 ~ 1988 гг. Ракета-носитель институт IAE 283 155 Пусковой комплекс в Алкан- тара 283 53,8 Изготовление четырех ИСЗ (SCD -1 и 2 SS -1 и 2) 284 183 Всего 850 391,8 . Б. И. Ермишкин "Space Policy", 1991, 7, № 1, 72-76 16
4. Предложения по использованию внеземных ресурсов По мнению национального общества космических исследований США NSS, высказанному в конце 1989 г., использование внеземных материалов (ВЗМ) является одним из решающих условий возникновения и.развития колоний и баз на других небесных тепах. Приступать к исследованиям проблем эксплуатации ВЗМ необходимо как можно скорее, поскольку их решение потребует много времени, а потребность в ВЗМ может стать технико-экономической реальностью при переходе к практическим шагам по созданию баз в космосе. NSS считает, что приоритет должен быть дан использованию лунных ресурсов с учетом •, имеющейся программы создания лунной базы. Однако Луна не считается наилучшим долговременным источником ресурсов по сравнению с астероидами или другими возможными источниками ВЗМ. Преимущество лунных ВЗМ заключается в возможности организации крупного горнодобывающего производства с регулярной доставкой ВЗМ на Землю при приемлемой стоимости конечного продукта. Астероидная добыча ВЗМ будет высокорентабельным, но и сильно рискованным предприятием, которая позволит уменьшить зависимость США от ресурсов других стран, напр, по платине или никелю. Однако требуются более детальные геологоразведочные исследования для того, чтобы иметь основания для учета их в долгосрочных планах. Возможно, что ВЗМ из астероидов будут дополнять ВЗМ, поступающие с Луны. В 1979-1980 гг. Г. О?Нейл предложил проект организации добычи ВЗМ на Луне, где должна быть создана база с временным пребыванием 12 чел. и постоянным пребыванием 2 чел. Большая часть работ должна была выполняться роботизированными устройствами, управляемыми в реальном времени операторами с Земли. Автор оценил стоимость этого проекта в 6 млрд. долл. курса 1980 г. Такая стоимость представлялась реалистичной в случае доступности МВКА по первоначально определенной цене и наличия межорбитального транспортного КА по приемлемой стоимости. По современным оценкам космического центра им. Джонсона стоимость программы сооружения лунной базы на 12 чел. составит 80 млрд. долл. курса середины 80-х гг. Большую часть этой стоимости составят транспортные расходы. Если расходы на программу будут распределены на 10 лет или больший период, то ее осуществление может быть по сред- 3-1 17
ствам США без привлечения других партнеров. Стоимость программы может резко снизиться, еспи будет разработано и введено в эксплуатацию нобое поколение транспортных космических систем, обеспечивающее доставку на-орбиту ПН пр цене в 10 раз ниже существующих цен. Одновременно необходима разработка новых двигательных установок, используемых при транспортировке ПН с Луны или астероида на низкую околоземную орбиту, где предполагается размещать предприятия по переработке ВЗМ. Существующие РД высокой тяги будут малоэффективными в условиях низкой гравитации. Целесообразны-» ми считаются ионные эпектроракетные двигатели. Не исключается применение КА с солнечными парусами. Заслуживающими внимания ВЗМ считаются газы из верхней атмосферы небесных тел, которые могут быть использованы в качестве компонентов топлив или рабочих тел РД КА экспедиций на Марс или другие тепа Солнечной системы. Это позволит существенно сократить стартовую массу КА. Имеющиеся результаты исследований показывают высокую вероятность наличия газовой атмосферы на спутниках Марса Деймосе и Фобосе. Рекомендации NSS включают проведение геологоразведочных работ' на Луне для составления карты распределения ресурсов и особенно наличия воды. Необходима разработка техники для горнодобывающих работ на Луне. Целесообразны беспилотные экспедиции к астероидам и спутникам Марса для выявления и оценки ресурсов ВЗМ, которые могут быть использованы в будущем. Одной из благоприятных возможностей для реализации этих рекомендаций является программа попета к комете с пролетом мимо астероида CRAF, в ходе которого могли бы быть получены данные об астероидных ВЗМ. В 1989 г. на конкурсе NSS проектов космических поселений первое место заняла группа архитектора из Нью-Йорка. К. Велиза, представившая проект базы на астероиде для добычи ВЗМ. Для размещения базы выбран астероид диаметром *v2 км из монолитного хондрита. Через полюс астероида проходит шахта, используемая для выемки ВЗМ из центральной части астероида. Наружные сооружения шахты применяются в качестве крепежной конструкции для 4 тросовых систем, удерживающих 4 обитаемых модуля. Эти модули диаметром 200 м каждый располагаются равномерно по окружности диаметром ^14 км и вращаются вместе с астероидом с частотой 0,225 об/мин, что обеспечивает внутри" модулей ускоре- 18
ние сипы тяжести 0,2 g» Каждый модуль рассчитывается на долговременное пребывание в нем ~ 4500 чел. В них предполагается организация замкнутого цикла жизнеобеспечения с воспроизведением некоторых чувственно воспринимаемых условий жизни на Земле шя эмоционального комфорта. Добычу ВЗМ предполагается проводить способом лазерной резки монолита с последующим дроблением и размолом для обогащения и сортировки. Обогащенная руда будет направляться на Землю, а порода будет использоваться для развития сооружений базы. Энергообеспечение базы предусмотрено с помощью солнечных установок с выходной мощностью 176 МВт. Наружную поверхность астероида планируется покрыть слоем вспененного полимера, чтобы исключить отрыв с поверхности каких-либо частиц породы во избежание риска повреждения причаливающих КА. Разработанный процесс создания такой базы включает этапы торможения астероида, проведения вскрышных работ и создания шахтных сооружений, раскладки тросовых систем и первоначальных секций модулей, раскрутки астероида совместно с модулями и т.п. В проекте архитектора и его группы основное внимание уделено обеспечению условий пребывания людей на астероиде без каких-либо расчетов систем обеспечения жизнедеятельности и производственных установок, которые должны обеспечивать самоокупаемость и рентабельность такой астероидной базы. Прослеженные астероиды 1989-1990 гг. Астероид Дата пролета Расстояние от Земли, км Диаметр, м Примечание 1989 fc 23.03.89 г. 1989 ja 3.06.89 г. 1989 pb 24.08.89 г. 1990 mf 10.07.90 г. 750000 13000000 5000000 <v 800 . <v3500 90-300 Обнаружен 26.06.90 г Период обращения 2 года 4 мес. 3-2 19
Астероиды достаточно часто появляются вблизи Земли (таблица). По некоторым утверждениям астероид диаметром л/9600 м столкнулся с Землей 65 мпн. пет назад, что привело к гибели динозавров. Имеющиеся кратеры свидетельствуют^ том, что за время свое.го существования 4,5 млрд. лет. Земля неоднократно подвергалась ударам астероидов. В.А. Карелин "AdAstfa", 1989,^1, №10,16-10,28-29 "Space Today", 1990, «5, <№ 7,11 ВОЕННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСМОСА 5. НИОКР по программе СОИ 28 января 1991 г. были проведены летные испытания противоракеты ERIS (Exoatfflspheriс Rentry-Vehicle Interceptor Subsystem ), запуск которой производился с ракетного полигона Кваджапейн в Тихом океане. Противоракета должна была обеспечить поражение боеголовки, которая была выведена на траекторию полета с помощью МБР "Минитмен- 1Г, запущенной с авиабазы Ванденберг (шт. Калифорния). Боеголовка была изготовлена Сандийскими национальными лабораториями, В полете она буксировала две ложные боеголовки на тросах длиной по 180 м. Ложные боеголовки представляли собой надувные шары диаметром 2f2 м. Слежение за полетом боеголовки производилось с помощью РЛС, находящихся в Казна-Пойнт (Гавайские острова) и на полигоне Кваджапейн. Спутниковая навигационная система "Нав- стар GPS * применялась для определения положения и скорости попета боеголовки. С этой цепью на борту боеголовки был установлен специальный прибор, который обеспечивал слежение за полетом боеголовки с помощью станции TPS (Translator Processing Station - станция обработки сигналов), обраоатывавшей сигналы с ИСЗ системы "Навстар GPS ". ИСЗ системы GPS имитировали ИСЗ разведывательного комплекса, который будет развернут в составе перспективной системы ПРО. Информация от РЛС. слежения и системы "Навстар GPS r обрабатывалась на ЭВМ дпя определения траектории перехва- 20
та боеголовки. &та информация начала передаваться в бортовую систему управления противоракеты ERIS, когда она еще находилась в пусковой шахте на острове Мекк Кваджапейнс- кого полигона» Старт противоракеты был произведен через 21 минуту после запуска МБР "Минитмен-1*. После выключения второй ступени ускорителя противоракеты произошло отделение боевого элемента противоракеты, а вторая ступень ускорителя совершала полет по параллельной траектории. На этой ступени был установлен блок приборов для слежения за полетом боевого элемента и регистрации процесса соударения боевого элемента противоракеты с боеголовкой МБР. В состав блока приборов входипи ИК-камеры, радиометры и другие датчики. Бортовой датчик боевого элемента работал в длинноволновой части ИК-спектра. В процессе полета противоракеты на ее борт дважды передались обновленные данные о траектории полета боеголовки. После захвата цели наведение продолжалось автоматически с помощью бортовой системы управления боевого элемента* За одну секунду до соударения с целью на боевом элементе было развернутое убойное устройство, увеличивающее поперечное сечение боевого элемента. Соударение произошло на высоте 270 км и на удалении 930 км от острова Мекк. Полет противоракеты продолжался около 7,5 минут. Намечено провести еще два летных испытания противоракеты ERIS: второе • через 3 месяца после первого: третье - через З-б месяцев после второго. Эти летные испытания должны происходить в более сложных условиях: при воздействии средств противодействия и близком расположении ложных целей к боеголовке. Работы по противоракете ERIS базируются на НИСЖР по программе НОЕ £ Homing Overlay Experiment), которые проводились с 1978 г. и завершились в 1984 г. перехватом МБР «ад Тихим океаном. Разработка противоракеты ERIS ведется Стратегическим оборонительным командованием Армии США по заказу управления SDIO, руководящего программой СОИ. Головной разработчик противоракеты - фирма Lockheed Missiles and Space Co» Inc» (Саннивейл, .шт. Калифорния). Работы стоимостью 500 млн. долл. рассчитаны на 6 лет. Они являются частью программы по созданию противоракеты наземного базирования (GBI), которая проводится управлением SDIO с цепью создания эксплуатационного варианта противоракеты массой несколько десятков килограмм, оснащенной ускорите-, 21
пем массой менее 1 т. Противоракет ERIS имеет высоту 4,1 м и диаметр 0,675 м. Использование Ираком во время войны в районе Персидского залива баллистических ракет "Осад* побудило администрацию США произвести некоторые изменения в программе СОИ. Если первоначально программой СОИ предусматривалась разработка системы ПРО для защиты от советских МБР, то в настоящее время упор делается на создании системы ПРО, обеспечивающей защиту от ракетной атаки ограниченного масштаба со стороны любого противника. Работы по системе защиты от нападения баллистических ракет тактического назначения ведутся уже несколькими американскими фирмами. В этих работах используется опыт по использованию противоракет "Патриот". Новая противоракета АТВМ (Anti— Tactical Ballistic Missiles - противоракета для поражения баллистических ракет тактического назначения) будет действовать на больших высотах, чем радета "Пэтриот", будет обеспечивать защиту значительно больших по площади районов и обладать способностью различать ре- апьныэ боеголовки и ложные цепи. При разработке противоракет АТВМ могут быть использованы другие НИОКР, проводимые по программе СОИ: перехватчик увеличенной дальности ( ЕШ ), системы ПВО на театрах военных действий (ТВД) с большой высотой поражения (THAAD), система ПВО с большой высотой поражения (HAAD)» После успешного использования против Ирака противоракет "Патриот" Израиль в лице фирмы Israel Aircraft Industries (IAI ) решил провести второй запуск своей противоракеты "Эрроу". Первый запуск противоракеты, проводившийся в декабре 1990 г., был успешным. Разработка противоракеты "Эрроу" проводится на средства управления SDIO. Скорость полета противоракеты превышает М = 9» Она оснащена передовой системой управления и системой самонаведения на конечном участке полета. 4йрма IAI надеется, что противоракета обеспечит перехват баллистических ракет при дальностях до 70 км. Принятие на вооружение противоракеты планируется на 1996 г. Предложение президента Буша о переориентации программы СОИ на отражение ракетных ударов ограниченного масштаба вызвало дебаты в конгрессе США. Согласно заявлению министерства обороны США, Ричард Ченьи получил указание от президента Буша-при выполнении программы СОИ обеспечить глобальную защиту от ударов ограниченного масштаба (CPALS),
Указание .президента не предусматривает развертывание системы GPALS» а только проведение НИОКР, результаты которых позволили бы принять соответствующее решение в конце 199О»х годов. Как считает МО США, осуществление программы СОИ создаст такие технологии, которые дадут возможность развернуть более сложную систему ПРО, чем система GPALS» Принятие такого решения будет зависеть от политической и военной обстановки внутри Советского Союза, успехов в переговорах об ограничении вооружений и уровня военной угрозы со стороны стран Третьего мира. В состав системы ПРО типа GPALS могут войти следующие компоненты: - Аппаратура космического и наземного базирования для обеспечения непрерывной глобальной разведки и слежения за попетом баллистических ракет с момента их запуска и до перехвата (падения на цель). - Перехватчики (противоракеты) космического, наземного и морского базирования, обеспечивающие надежную защиту военных объектов от ракетного нападения. Перехватчики космического базирования должны обеспечивать поражение ракет при дальностях более 600-800 км, перехватчики наземного базирования - при любых дальностях и любых типах боеголовок. По бюджету на 1991 фин. г, конгресс выделил. 398 млн. долл. на системы ПРО от тактических ракет, включая 218 млн* долл. на системы ПРО на ТВД. Управление SDIO следит за разработкой на конкурсных началах противоракет GBl—Х и Е21, которые могут быть использованы в составе системы ПРО GPALS* По концепции Е21, в которой продолжаются работы по проекту противоракеты IIEDI, предусматривается использование оптической аппаратуры для захвата, отбора целей и самонаведения на конечном участке. Противоракета GBI—X является дальнейшим развитием противоракеты ERIS» Если для системы ПРО GPALS будет выбрана противоракета GBI—X, то для оснащения системы потребуется от 750 до 1000 противоракет. Б. И» Ермишкин "Aerospace Daily", 1991, 1^1, Jh 28, 210 "Aviation Week and Space Technology", 1991, 134» № 5, 22-23 "Flight International", 1991, 139,/? 4253, 22 23
6. Разработка новых технологий» связанных с программой СОИ В США ведется осуществление ключевых военных проектов, многие из которых быпи начаты в соответствии с требованиями программы СОИ, Ряд из этих проектов достиг такой степени зрелости, что становится доступным для использования в эксплуатируемых космических системах. НИОКР, проводимые в соответствии с программой СОИ» помогли осуществить демонстрационные программы, имеющие широкие перспективы для их реализации в промышленности. Основная цепь НИОКР, проводимых по программе СОИ, - снижение стоимости перспективных космических систем при сохранении надежности и высоких эксплуатационных качеств. Указанный фактор имеет особенно важное значение сейчас, когда сокращаются ассигнования на военные цели. Снижение стоимости образцов военной техники обеспечивается за счет: упрощения конструкции; использования проверенных на практике технологий; усовершенствования технологических процессов производства и большего внимания* увеличению сроков службы образцов. Автор статьи (Брус Смит из Лос-Анджелеса) обращает внимание на работы ряда ведущих американских фирм. Фирмы Hughes Aircraft Со* и Creare, Inc» ведут разработку холодильных установок на средства, поставляемые управлением по руководству программой СОИ (SDIO). В соответствии с программой НИОКР создается стандартная холодильная установка, которую можно использовать в составе многих космических датчиков и научных приборов военного и невоенного назначения. Установка спроектирована таким образом, чтобы при увеличенном сроке службы, надежности и возможности размещения в фокальной плоскости ИК-приборов иметь небольшие значения массы и энергопотребления. Техническое задание на холодильную установку предусматривает обеспечение 10-петнего срока службы при надежности 95% и снижение уровня вибраций, которые могут отрицательно влиять на работу прибора. Разработка концепции установки была начата в октябре 1989 г. по заказу ВВС США. Проектирование установки и изготовление образца должны быть завершены в декабре 1991 г, В течение 1991 г. предполагалось изготовить несколько экспериментальных образцов и провести их испытания. 24
Отдепение фирмы Hughes по злектрооптическим приборам и системам обработки данных разработала холодильную установку, работающую по циклу Стирлинга, что должно увеличить ее надежность и срок службы за счет удаления из конструкции узлов, подвергающихся сильному износу. Конструкция компрессора позволяет получить характеристики установок поршневого типа без износа и трения поршня о стенки цилиндра. Фирма Сгеаге (Хановер, шт. Нью-Гемпшир), которая является независимой исследовательской фирмой, разработала конструкцию одноступенчатого криогенного охладителя, работающего по циклу Стирлинга, с использованием компрессора диафрагме иного типа, лишенного недостатков компрессора поршневого типа. В случае успешного завершения НИОКР будет создана установка с очень большим сроком службы и высокой надежностью. Фирмами IBM и Honeywell ведется разработка модуля АЗСМ (Advanced Spacebome Computer Module - перспективный компьютерный модуль космического назначения). Работы по модулю были начаты в октябре 1989 г., а поставки модулей ASCM первого поколения должны были начаться во второй половине 1991 г. Основное достоинство модуля ASCM - возможность его использования в устройствах различного назначения при достаточно низкой его стоимости. Существенное снижение стоимости модуля достигнуто за счет применения нового квалификационного метода испытаний компонентов модуля. Обычно производится 100%-ные испытания компонентов компьютера. Квалификационный метод испытаний предусматривает проведение тщательных испытаний технологических линий, что избавляет от необходимости 100%-ых испытаний интегральных схем. Фирма TRW проводит НИОКР по различным направлениям: от применения композиционных материалов в конструкции КА и гибких конструкций, фотоники, аппаратуры для дистанционного зондирования Земли, средств оптической связи, двигательных установок и до перспективной электронной аппаратуры, включая применение аппаратуры, обладающей сверхпроводимостью, на КА, Последнее направление обеспечит существенное улучшение эксплуатационных характеристик космической аппаратуры при снижении ее энергопотребпения и массы. Специалисты фирмы TRW считают, что снижение массы за счет применения аппаратуры, работающей в условиях сверхпро- 4-1 25
водимости, перекроет увеличение массы, вызванное установкой дополнительной криогенной холодильной установки. На данном этапе изучаются материалы, методы обработки, размещение электрических цепей и методы проведения демонстрационных испытаний, что, как ожидают, позволит продемонстрировать возможности аппаратуры нового типа в ближайшие 3-5 лет. В качестве потенциальных областей применения рассматриваются ИК- и микроволновая аппаратура. Один из проектов, выполняемых фирмой TRW по заказу управления SD 10,является проект MAD CAP (Mosaic Array Data Compressor and Processing - мозаичная решетка элементов для сжатия и обработки данных). Проектом предусмотрена разработка - сверхпроводящего процессора для обработки сигналов, работающего при температурах детекторов, используемых в ИК-приборах. Процессор должен устанавливаться за фокальной плоскостью, что позволит уменьшить поток данных между ИК-детекторами и процессором, сократить размеры и энергопотребление, а также стоимость при улучшении технологичности конструкции. Эксперименты и демонстрационные испытания сверхпроводящей аппаратуры могут быть проведены в конце 1990-х годов, а реальное их применение - в начале следующего столетия. Отделение двигателей Фирмы Aerojet (Сакраменто, шт. Калифорния) ведет НИСКР по созданию новой технологии изготовления камер сгорания ракетных двигателей, именуемой методом "формирования выпуклостей". Конструкцией фирмы Aerojet предусмотрена сварка конических сопел двигателей из двух листов, которые определяют форму сопла, состоящего из набора трубок для протекания охлаждающего компонента. Под воздействием внутреннего давления жидкости^ поступающей в охлаждающие трубки, и в условиях нагрева трубки образуют выпуклости, обеспечивающие образование каналов дпя прохода охлаждающего компонента. Новый метод сокращает объем контрольных операций, так как в ходе самого технологического процесса формирования сопла обеспечивается проверка качества охлаждающих трубок. Давление, создаваемое внутри трубок при "формировании выпуклостей", в 4-10 раз выше давления при работе двигателя. Следовательно, сопло выдержавшее нагрузки в процессе его изготовления, автоматически считается пригодным для использования в двигателе. 26
Фирмой Aerojet изготовпены три модели экспериментальных сопел высотой около 60 см и диаметром в выходном сечении 76 см. На следующем этапе будет изготовлен образец сопла для проведения огневых испытаний. Работы предполагается завершить в 1993 г. Фирма Martin Marietta в соответствии с программой разработки перспективной РН большой грузоподъемности ALS ведет ряд НИОКР, включая: - Разработку перспективных баков для криогенных компонев тов топлива из алюминиево-литиевого сплава, что обеспечит снижение трудоемкости и материальных затрат. Новый сплав по прочности на растяжение в два раза превосходит существующие алюминиевые сплавы. - Создание технологии изготовления днищ бака диаметром До 1,25 м методом раскатки. Фирма надеется, что ей удастся освоить метод раскатки днищ с проходами поперек сварных швов. - Разработку стенда для автоматической сварки баков диаметром до 4,25 м при сокращении продолжительности процесса сварки до 12 часов (сейчас на сварку бака таких размеров затрачивается 200 часов). Фирма Ball Aerospace в соответствии с контрактом с фирмой Rockwell International ведет НИОКР по двигательным установкам для воздушно-космического самолета NASP (National Aero—Space Plane национальный воздушно-космический самолет). Отделение фирмы Electro-Optics/Criogenics (Боулдер, шт. Колорадо) разрабатывает прибор для измерения плотности щугообразного водорода. Шугообразный водород представляет собой смесь кристаллов водорода с жидким водородом, плотность которой на 15% выше плотности жидкого водорода. Благодаря использованию шугообразного водорода удастся сократить емкость водородных баков на самолете №ASP* Новый прибор должен измерять плотность топлива с точностью ± 1%. Фирма Ball работает над новым прибором Ultraseek, предназначенным для установки на борту противоракет космического базирования. Чувствительные элементы прибора, работающие в УФ-диапазоне спектра, обеспечат поиск и наведение на цели. Новые элементы' будут дополнять ИК-прибо- ры, которые широко применяются в настоящее время. Приборы УФ-диапазона облегчат обнаружение корпуса ракеты, находящегося в облаке выхлопных газов двигателя. Эти 4-2 27
приборы не нуждаются в криогенном охлаждении и имеют меньшую стоимость. До весны 1991 г. были завершены летные испытания экспериментального образца прибора. В конце 1991 г. - начале 1992 г. намечено провести испытания приборов этого типа при запусках ракет на суборбитальные траектории попета. Фирмой Rocket Research Co» (Редмонд, шт. Вашингтон) по контракту с фирмой TRW ведутся НИОКР по электродуговым РД, которые обеспечивают существенное уменьшение расхода топлива по сравнению с обычными РД. В соответствии с программой ATTD (Advanced Technology Transition Demonstration - демонстрация возможностей персйекгивной переходной технологии) создается эпектродуговая установка дпя нагрева газообразного рабочего тела и система подачи топлива. Испытания экспериментальной установки, работающей на аммиаке, показали, что она обеспечивает возможность многократного запуска и выключения при продолжительности выхода на номинальный режим работы в течение 1 минуты, а ее удельная тяга достигает 800 кгс. с/кг* Фирма ведет также разработку РД малой тяги для ИСЗ коммерческого назначения с удельной тягой около 500 кгс. с/кг. Первые летные испытания РД намечены на 1993 г. Б.И. Ермишкин "Aviation Week and Space Technology", 1991, Ш± К 14, 48-49, 52, 56 7. Использование разведывательных средств во время боевых действий против Ирака Разведывательные ИСЗ ВВС и ЦРУ США были основным источником информации для командования объединенных сип во время боевых действий в районе Персидского залива при оценке эффективности бомбовых ударов и планировании военных операций. Во время этого конфликта ч наблюдалось самое широкое использование спутниковой разве дьгоатепь ной информации, чем это было до сих пор при возникновении военных конфликтов. На начальном этапе войны по спутниковым снимкам оценивались результаты действий бомбардировочной авиации по крупным объектам, связанным с ядерными и химическими вооружениями Ирака, Во время непосредственных бое- 28
вых действий разведывательные снимки давапи информацию о повреждениях аэродромов и потерях Республиканской гвардии Ирака, подразделения которой находились на границе между Кувейтом и Ираком. Американские ИСЗ, предназначенные дпя проведения разведывательных съемок» пролетали над районом боевых действий более десятка раз в сутки и передавали на Землю сотни снимков при каждом пролете. Размещение транспортируемой наземной станции дпя приема информации с борта ИСЗ в Эль-Риаде (Саудовская Аравия), где размещалось Центральное командование США, позволило получать необходимую информацию в реальном или близком к реальному времени. Съемка района боевых действий производилась с помощью следующих американских ИСЗ: - Трех ИСЗ серии КН-11, которые были выведены на орбиты в декабре 1984, октябре 1987 и ноябре 1988 гг. Эти ИСЗ обеспечивали проведение детальной разведки с разрешающей способностью около 15 см и, при необходимости, - обзорной разведки. На борту ИСЗ имеется также ИК-вппаратура для проведения съемок в ночное время. ИСЗ находятся на орбитах высотой 300 х,1000 км и наклонением 9 8°* - Двух (возможно трех) усовершенствованных ИСЗ серии КН-11. Один из ИСЗ был выведен на орбиту с наклонением 57° в августе 1989 г., а второй - в марте 1990' г. на орбиту с наклонением 65°. Вывод на орбиту этих ИСЗ производился с помощью МВКА "Спейс Шаттл*'. ИСЗ могут совершать орбитальные маневры, что затрудняет слежение за ними. ИСЗ могут производить съемку с высокой разрешающей способностью. Благодаря различному наклону трасс их пролета над Ираком по сравнению с ИСЗ старой серии КН-11 имеется возможность сопоставления снимков с цепью получения ценной информации об ущербе, который наносился иракским войскам. Специалисты полагают, что .крупный ИСЗ, который был выведен на орбиту с помощью РН "Титан-4" с мыса Канаверал в июне 1990 г. также может производить разведывательную фотосъемку. - ИСЗ для радиолокационной съемки "Лакросс*, который был выведен на орбиту в декабре 1988 г. на борту MBKj^ "Спейс Шаттл*'. ИСЗ находится на орбите высотой 669 х х 687 км и наклонением 57° и может производить съемку при любых метеорологических условиях. Этот ИСЗ давал ценную информацию о перемещениях иракских бронетанковых сип по пустыне. 29
Сопоставление данных ИК- и РЛ-съемки позволяло обнаруживать пусковые установки баллистических ракет *Скад" .при их перемещениях по территории Ирака в ночное время. Все пере~ численные разведывательные ИСЗ США совершали ежесуточно по два пропета непосредственно над районом боевых действий. Благодаря способности вести съемку сбоку от трассы пролета объем получаемой информации соответствовал четырем пролетам каждого ИСЗ. Информация о ходе боевых действий поступала с интервалами 2-4 часа, если метеоусловия не затрудняли съемку. Сопоставление снимков, произведенных в различных спектральных диапазонах, позволяло отличать реальные цели от ложных. Передача информации с борта разведывательных ИСЗ на территорию США производится с помощью ИСЗ спутниковых систем для передачи данных серии SDS и системы слежения и передачи flaHHbixTDRSS, которая находится в введении НАСА. Прием информации производится с помощью двух крупных антенн, расположенных в Форт-Бе львуаре (немного южнее Вашингтона). Обработка снимков осуществляется как в Форт-Бельвуаре, так и центре NPIC (National Photo Interpretation Center — - национальный центр для анализа фотоснимков), которым ВВС США руководят совместно с ЦРУ. ИСЗ КН-11, N» 7 (запущен в 1987 г.) и М 8 (запущен в 1988 г.) находятся на таких орбитах, при которых трассы полета обоих ИСЗ дублируют друг друга каждые двое суток. Такой выбор орбит помогает выявлять отличия в объектах наблюдения, которые произошли за двое суток. Эта аналитическая работа выполняется компьютерами. Результаты анализа спутниковой информации, полученные в Вашингтоне, передаются старшим военным начальникам в районе Персидского залива по специальным засекреченным спутниковым каналам связи. Командиры подразделений Армии и Морской пехоты США во время боевых действий в районе Персидской) залива были сена - 1шны небольшими переносными терминалами для непосредственного приема развединформации с борта ИСЗ. Вследствие небольшой скорости приема информации на распечатку одного снимка требовалось несколько минут. Качество снимков было достаточным дпя определения местоположения иракских войск, а последние не располагали такими возможностями для определения позиций войск США и их союзников. 30
Источником получения разве дыватепьной информации быпи также американские военные метеорологические ИСЗ серии DMSP (Defense Meteorological Satellite Program - спутниковая метеорологическая оборонительная программа). Боевые действия американских войск поддерживались двумя ИСЗ типа DMSP "Блок 5D—2 ", располагающимися на полярных орбитах высотой 850 км. Эти ИСЗ находятся в введении Космического командования ВВС США (AFSC)» Снимок с борта ИСЗ "Блок 5D—2 * охватывает участок поверхности Земли поперечником 3000 км» Каждый ИСЗ пролетал над районом Персидского залива дважды в сутки (днем и ночью). Несмотря на сравнительно низкую разрешающую способность снимков (около 3 км), на них ночью хорошо видны освещенные участки размером 10 м. Анализ ночных снимков, полученных с борта ИСЗ 'Блок 5D-2"f показал, что на них отчетливо были видны маленькие египетские городки, расположенные южнее Kanjpa по берегам Нила, и другие населенные пункты Израиля, Ливана и Сирии. Пограничный район между Кувейтом и Ираком можно было хорошо видеть на ночном снимке при лунном освещении. Видны были пусковые установки ракет "Скал" в районах Фаллуя, Махмудия и Карбапа, расположенные по дуге вокруг Багдада. ИСЗ "Блок SD—2 » были выведены на орбиты РН "Атпас- Е" с авиабазы Ванденберг в июне 1987 и феврале 1988 сг* На борту ИСЗ установлена аппаратура с линейным .сканированием фирмы' Westfrig Rouse Electronics System, которая позволяет получать детальные снимки облачного покрова в видимой и, ИК-^диапазонах спектра. Другие бортовые приборы предназначены для измерения температуры и влажности воздуха и на поверхности Земли, а также определения местоположения и интенсивности полярных сияний. Последняя информация облегчает работу РЛС и связной аппаратуры, на которые отрицательно воздействуют полярные сияния. Бортовая аппаратура для съемки в условиях слабой освещенности особенно полезна для получения снимков полярных сияний. Имеются также приборы для регистрации потоков электронов, под воздействием которых возникают полярные сияния, и приборы для измерения характеристик на поверхности морей н океанов (в интересах ВМС США). Данные, поступающие с борта ИСЗ "Бпокйб -2", позволяют производить анализ характеристик облаков по трем осям координат и строить компьютерные модели, необходимые для проведения специализированных военных операций. 31
Метеорологическая информация хранится в бортовых запоминающих устройствах и передается на наземные станции, находящиеся на авиабазе Фэрчайпьд (шт. Вашингтон) и Каэна-Пойнт (Гавайские острова). Из этих станций данные ретранслируются по спутниковым каналам связи в Глобальный метеоцентр ВВС США на авиабазе Оффютт. и в Цифровой океанографический центр ВМС США (Монтерей, шт. Калифорния). На вышеуказанные центры возложена обязанность снабжать метеоинформацией военных пользователей на всем земном шаре. Основные характеристики ИСЗ ''Блок 5D-2": масса - 795 кг; масса научной аппаратуры - 236 кг; габариты - 1,2* 5,8 м; количество солнечных элементов - 12500; мощность системы электропитания - 1000 Вт* ИСЗ системы DMSP находятся в введении Группы по эксплуатации ИСЗ № 1000 со штаб—квартирой на авиабазе Оффютт (шт, Небраска). Группа входит в состав 2-го космического крыла, находящегося на авиабазе Фалкон и осуществляющего управление полетом ИСЗ из центра немного восточнее Колорадо-Спрингз. Обнаружение запусков ракет "Осад* производилось с по- мощью ИСЗ системы раннего оповещения DSP» На борту каждого из двух ИСЗ D3P находится ИК-телескоп с фокусным расстоянием 3,65 м, имеющий 6 тыс. ИК-детекторов. Телескоп может следить за полетом не только баллистических ракет, но и за полетом истребителей, летавших над Персидским заливом. Американские войска во время войны с Ираком не имели специальных средств для оценки эффективности бомбовых ударов (BDA), но использовали для этой цели разведывательные ИСЗ, самолеты и беспилотные аппараты (UAV)» По оценке ВВС США, высокоэффективными были самолеты Е-8 Joint— STARS, оснащенные РЛС с синтезированием апертуры ( SAR ), Эти самолеты могли вести разведку для определения степени разрушения укрепленных объектов, подвергшихся бомбежке, на расстояниях до 150 км. Большую помощь оказы- вали аппараты UAV типа "Пионер" и "Пойнтер''. Последний (изготовитель фирма Aerovironment Inc. ) представляет собой аппарат массой всего 4,1 кг с питанием от аккумуляторных батарей и запускаемый вручную. UAV "Пионер" был разработан в Израиле, а его изготовлением занималась американская фирма AAI Corp» ВМС и Морская пехота широко применяли аппараты UAV Дпя разведки целей и оценки результатов поражения. Пусковые уста- 32
новки для запуска аппаратов "Пионер'7 были установлены на борту боевых кораблей "Висконсин" и "Миссури". Б.И. Ермишкин "Aviation Week and Space Technology", 1990, 133, № 22, 28-29; 1991, 134, № 5, 24-25; 25-26 8, Ассигнования на системы противоракетной и противоспутниковой обороны США в 1992 и 1993 Фин. ггу В соответствии с проектом бюджета управления по программе СОИ (SDIO) на 199 2 фин. г. ему выделяется 4,58 млрд. долл. Ведущей программой управления SDIO должна стать система глобальной защиты от ударов ограниченного масштаба «(GPALS), Это решение принято в результате успешного применения противоракет "Патриот" для поражения иракских баллистических ракет"Скад" во время боевых действий в районе Персидского залива. Ассигнования на главные проекты программы СОИ в соответствии с проектом бюджета на 1992 фин. г. должны составить (в млн. долл.): блестящие камушки (ВР) - 659; внутриатмос- ферный и внеатмосферный перехватчик (E2l) - 259; блестящие глаза (BE) - 244; внеатмосферный перехватчик наземного базирования (GBI—X) - 207; разведывательный комплекс наземного базирования (GSTS) - 180; химические лазеры - 100; пучковое оружие на основе нейтральных частиц - 131; средства слежения, разведки, захвата и оценки эффективности ударов (SATKA) - 105. Управлению SDIO предусмотрено выделить также 508 млн. долл. на новую программу TMDI (Tactical Missiles Defense Initiative - инициатива по защите от тактических ракет Г.Из указанной суммы 145 млн. долл. предназначаются для проведения НИОКР по усовершенствованию противоракет "Патриот" и 25 млн. долл. на закупку этих противоракет. По программе предусмотрено также выделение средств на другие проекты (в млн. долл.): НИОКР по перехватчику увеличенной дальности (ERINT) - 171t производство перехватчиков ERtNT - 43; НИОКР по системе защиты от тактических ракет с большой высотой полета (THAAD) - 150; НИОКР по разработке ракеты на основе израильской ракеты "Эрроу" - 60. 5-1 33
В 1990 г. конгресс одобрил программу TMDI и поручип управлению SDIO ускорить работы по разработке систем противоракетной обороны для отдельных театров военных действий, выделив на эти дели 218 млн долл. Управление SDIO будет координировать НИОКР по программе TMDI, которые проводятся Армией, ВВС и ВМС США. Управление SDIO проводит НИОКР по собственной системе ПРО от баллистических ракет тактического назначения (АТВМ) и имело на эти цели в 1991 фин. г. 180 млн. долл. По проекту бюджета на 1992 Фин. г. на систему АТВМ закрашивается 279 млн. долл. Значительное увеличение ассигнований на системы ПРО от ракет тактического назначения отражает интерес общественности к противоракетам "Пэтриот", который возник во время боевых действий в районе Персидского залива. Некоторые специалисты предполагают, что конгресс пойдет на более высокий уровень ассигнований на такие системы за счет" некоторого сокращения затрат на системы стратегического назначения, подобные проекту ВР (блестящие камушки). Развертывание систем ПРО для отдельных театров военных действий будет затруднено, если будут прекращены работы по разведывательному комплексу для слежения за полетом баллистических ракет на активном участке траектории полета (BSTS)» ВВС США летом 1991 г. должны были принять решение о том, продолжать ли работы,по усовершенствованию существующей системы раннего предупреждения о запусках баллистических ракет (D'SP) или приступить к разработке перспективной сиё- темы AWS. Армия США запросила у конгресса на системы противоспутниковой обороны ASAT 65 млн. долл. в 1992 фин. г. и 69,3 млн. долл. в 1993 фин. г. Работы по системам ASAT предполагалось прекратить, но сторонники этих систем в конгрессе обеспечили некоторое финансирование этих работ. Б. И. Ермишкин "Aerospace Daily", 1991, 157, N<? 25, 199-200 "Defense baily", 1991, 170, № 24, 190 34
9. Опыт использования спутниковой навигационной системы "Навстар GPS v B0 время войны в районе Персидского эапива Ш& время боевых действий в районе Персидского запива министерство обороны США не использовало полностью возможностей спутниковой навигационной системы "Навстар GPS * чтобы не затруднить работу своих военных подраздепений. Система GPS обеспечивает получение данных о местоположении пользователя пр трем координатам в двух режимах: 1) грубом (С/А) - с .точностью 100 м; 2) точном (Р) - с точностью 15 м# Во время боевых действий система GPS сыграла ключевую роль для обеспечения воздушных и наземных операций. Система GPS обеспечивает защиту от средств РЭБ и выборочную доступность. При проведении военных операций большинство пользователей было оснащено терминалами, работающими в грубом коде. Терминалам, предназначенным для работы в точном режиме, для получения соответствующей информации требовалась установка дополнительных дескрипторов. Выборочная доступность системы GPS достигается за счет того, что искажаются данные о местоположении навига-г- ционного ИСЗ. Вследствие этого точность определения координат при использовании сигналов грубого кода снижается до 300 м. Большинство подразделений наземных войск были оснащены терминалами для приема сигналов грубого кода. Сигналами точного кода пользовались военные самопеты США, а также самолеты "Торнадо" и "Нимрод" ВВС Великобритании. Б, И. Ермишкин "Flight .International", 1991, 139, № 4260, 22 ПРИКЛАДНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСМОСА 10. Программы ш;, дистанционному зондированию Земли Сотрудник американской фирмы Earth Observation Satellite Company Ричард Мрожинский рассмотрел состояние работ по дистанционному зондированию (ДЗ) в мире, вопросы международного сотрудничества, возможности использования 5-2 35
коммерческих систем ДЗи перспективы исспедований в обпасти ДЗ Земли, По состоянию на середину 1990 г, в мире быпо 5 международных организаций и 11 государственных объединений, которые занимапись эксплуатацией спутниковых систем связи с общей стоимостью 17 мпрд долл.* включая наземные станции (НС) на территории более 100 стран стоимостью 3 мпрд 'доли, Доходы от спутниковых систем связи превышают 5 млрд долл. в год. В несколько меньших масштабах используются метеорологические ИСЗ. Шесть государств мира эксплуатируют спутниковые метеорологические комплексы, состоящие из геостационарных ИСЗ и ИСЗ на низких полярных орбитах. Информация от этих комплексов в виде данных о состоянии атмосферы и окружающей среды на всем земном шаре поступает более, чем 140 странам. Задачи, решаемые спутниковыми метеорологическими ИСЗ, в настоящее время расширяются. Они включают: картографирование океанских течений; мониторинг за снежными полями; картографирование морских льдов; обеспечение географическими картами. Значимость ДЗ Земли. Первые результаты, полученные с помощью ИГЗ "Лендсат-1", убедили американские правительственные организации и конгресс в полезности спутниковой информации при реовнии проблем по изучению природных ресурсов. Хотя конгресс до 1984 г. не ратифицировал программу эксплуатационного использования ИСЗ серии ^Лендсат", он выделял требуемые средства на эту программу. Информация, полученная с помощью спутниковых средств, позволила ослабить последствия наводнения на реке Миссури в 1973 г. и разрушительного торнадо в северной части шт. Алабама в 1974 г. В 1974 г. быпо начато картографирование Антарктики с помощью ИСЗ, которое трудно осуществить традиционными методами. По данным ДЗ был открыт новый остров в Канаде и не нанесенный на картах подводный риф в Индийском океане. ДЗ Земли приобрело международный характер. Около трети ученых, принимавших участие в анализе информации от ИСЗ "Лендсат-1", были представителями других государств. Канада сразу же после вывода на орбиту ИСЗ "Лендсат-1" создала наземную станцию (НС) на своей территории. В настоящее время стоимость НС для приема информации от,ИСЗ для ДЗ превышает 1,5 мпрд ■ долл. Возросло число фирм в США, предпагаюших ЭВМ и соответствующее программное обеспечен 36
ние для обработки данных ДЗ. По оценке министерства торгов- пи США доходы от распространения данных по ДЗ составили в США в 1989 г. 250 млн допп. Международные спутниковые системы дпя ДЗ. В настоящее время информация по ДЗ Земпи поступает от 6 ИСЗ, эксплуатируемых в 5 странах: 1) французского ИСЗ "Спот-г"; 2) японского ИСЗ MOS-IB; 3) индийского ИСЗ IRS4A; 4) американского ИСЗ "Лендсат-4"; 5) американского ИСЗ "Лендсат-5"; 6) советского ИСЗ "Космос-1990". Национальная администрация США по исследованиям океанов и атмосферы (NOAA) эксплуатирует метеорологические ИСЗ, находящиеся на полярных орбитах. На территории более 120 государств мира имеется более 1000 НС для приема снимков об- лачногЬ покрова Земли, которые поступают с борта американских метеорологических ИСЗ. Эта информация используется также для разведки ледовой обстановки в попярных районах Земли и при составлении прогнозов о масштабах засухи в Африке. Индийский ИСЗ IRS^IA согласно заявлению Индийской организации космических исследований (ISRO) предназначается для: - Получения снимков для изучения природных ресурсов. - Использования спутниковых данных совместно с информацией от других источников для изучения и эксплуатации ресурсов в сельском хозяйстве, геологии и гидрологии. Спутниковые системы дпя ДЗ пока имеют ограниченное коммерческое значение. Коммерческими можно считать только системы "Лендсат" и "Слот". К числу коммерческих операций можно отнести продажу Советским Союзом снимков, полученных с помощью камер MKF и КАТЕ, которая производится > с 1987 г. Таким образом имеются условия для конкуренции между отдельными системами. Снимки от метеорологических ИСЗ, находящихся на полярных орбитах, конкурируют со снимками систем "Лендсат" и "Спот". Благодаря различиям по объемной и спектральной разрешающей способности снимков в их цене они в основном дополняют друг друга. Условия для коммерческого использования данных ДЗ. В ближайшем будущем для изготовления и запуска ИСЗ коммерческого назначения требуется финансовая поддержка правительств. Пока самым крупным потребителем Данных ДЗ являются правительственные организации. Для успешного коммерческого использования спутниковых систем дпя ДЗ требуется выполнение трех условий: Я"
- Системы должны удовлетворять требованиям пользователей, - Необходима разработка новаторских методов продажи информационного продукта и стратегий маркетинга. - Необходимы точные расчеты для определения потенциальных доходов и требуемых для этого эксплуатационных затрат. Большое значение имеют доступность информации и совместимость форматов данных. С момента запуска ИСЗ "Лендсат- Г в 1972 г. стал стандартным формат цифровых данных, поступавших с борта ИСЗ от многоспектрального сканера MSS* С 1982 г. распространяются данные от тематического картографа ТМ. Поскольку эти данные были первыми данными такого типа они стали стандартными де-факто. Быстро растет поток данных, поступающих с борта ИСЗ для ДЗ. Если от сканера MSS данные поступали со скоростью 15 Мбит/с, то от ИСЗ ERS -1 поток превысит 100, Мбит/с, а от приборов дпя РЛ-съемки он может достичь 300 Мбит/с. В этих условиях приобретают особую важность вопросы применения ЭВМ и их математического обеспечения для обработки данных ДЗ Земли. Перспективы коммерческого использования к 2000 г. и далее Штаются пока неясными. Этот вопрос требует даль- нёйшегочй^следования. Успех продажи данных ДЗ будет достигнут лишь в fрм случае, если цена и полезность этих данных будут сопоставимы с данными, получаемыми от аналогичных источников. К сожалению, перспективы финансирования космических исследований остаются неопределенными из-за ограниченности финансовых ресурсов. В настоящее время можно обеспечить, вероятно, покрытие эксплуатационных затрат за счет доходов от продажи данных ДЗ. Однако этих доходов не достаточно для компенсации затрат на разработку ИСЗ. Основная коммерческая задача - расширить рынок данных ДЗ, чтобы обеспечить покрытие всех расходов, связанных с развертыванием и эксплуатацией спутниковых систем для ДЗ Земли. Б. И. Ермишкин "Space Technology'; 1991, II, Ns 1, 29-33 38
tl. Дистанционное зондирование Земпи Разработанная HAGA программа ЕОСАР (Earth Observation Commercialization Applications Program — прикладная программа :коммерциапизадии наблюдений за Землей) будет осуществляться под руководством Космического центра им, Джона Стенниса (Сент-Луис, шт. Миссури). Программой предусматривается осуществление 12 проектов, отобранных из 50 предложений. Проекты разделены на две группы. Проекты цервой группы, работы по которым начаты в марте 1991 г», включают: - Обнаружение местоположения отходов, представляющих опасность для окружающей среды. Предложение поступило от фирмы Earth scan In с» * (Остин, шт. **fe)cac). - Усовершенствованное картографирование инфраструктуры городских территорий для прогнозирование рыночной конъюнктуры. Предложение еделанД *Ф«фМрй.ЙЦ1^1Г^Services Inc» (Бирмингем, шт. Алабама) и. университетов'Южной Каролины (Колумбия). - Разработка и маркетинг сисуе^ы "LUCAS (Land Use and Cover Change Analysis System ' - система анализа землепользования и изменений растительности), которая предложена: фирмой Pacific Meridian Resorces (Эмервилль, шт. Калифорния); лесной службой министерства сельского хозяйства США (Портленд, шт. Орегон) и Орегонским департаментом сохранения и развития земель (Салем). - Интегрированная система программного обеспечения для анализа данных дистанционного зондирования Земли. Предложение поступило от: фирмы Statistical Sciences Inc» (Сиэтл); университета шт. Вашингтон (Сиэтл) и фирмы Hewlett- Packard (Денвер). - Применение технологий дистанционного зондирования для оценки в реальном времени последствий катастроф .Авторами предложения являются: фирма Terra—Mar Resonce Information Services (Маунтин-Вью, шт. Калифорния); центр данник Тип (Сакраменто, шт. Калифорния); экспериментальная станция по лесному хозяйству и пастбищам в юго-западной части тихоокеанского побережья США, входящая в состав лаборатории по лесным пожарам (Риверсайд, шт* Калифорния); фирма Hewlett-Packard Co» (Форт-Коллине, шт. Колорадо); фирма Visual Information Technologieslric» (Плано, шт. Техас) и фирма ESL Inc» (Саннивейп, шт. Калифорния). 39
- Использование спутниковой информации по оценке количества осадков и перемещению водяных паров при составпении гидрологических прогнозов Предложение • сделано: исследовательским институтом по электроэнергии (Папо-Альто, шт. Калифорния); фирмой C»F»Haines Hydrologic Inc, (Норт- порт, шт. Алабама); министерством торговли США; управлением по исследованиям океанов и атмосферы ( NOAA ); Национальной службой по данным и информации, поступающих от ЙСЗ для наблюдений за окружающей средой (Кемп-Спрингз, шт. Мэриленд) и фирмой Alabama Power Co» (Бирмингем). - Демонстрация и рыночная оценка наблюдений за проливами нефти, предложенная: фирмой Earth Satellite Corp» (Роквилл, шт. Мэриленд), фирмой Chevron Overseas Petroleum I |nc# (Сан-Рамон, шт. Калифорния): фирмой Marathon Oil Со» (Хьюстон); фирмой Arco Oil and Ges Co» (Ппа- но, шт. Техас); комитетом *Теосат" (Норман, шт. Оклахома), и фирмой Central Trading System (Уэст-Ислип, шт. Нью- Йорк). Проекты второй группы, работы по которым должны были начаться в июле 1991 г. включают: - Создание базы данных ТеоСтэк" для Географических информационных систем. Предложение поступило от: фирмы ST System Corp (Лэнхэм, шт. Мэриленд); университета шт. Флорида (Гейнесвипь); фирмы Chevron Overseas Petroleum Inc. (Сан-Рамон, шт. Калифорния) и фирмы Weyerhauser Co» (Такома, шт. Вашингтон). - Мониторинг и менеджмент за инфраструктурой трубопроводов, предложенный фирмами: James W»SewaIl Co. (Оулд-Таун, шт. Мэн); Algonquin Gas Transmission Co» (Бостон, шт. Массачусетс); Panhandle Eastern Pipe Line Co» (Хьюстон), Eastern Ges Pipeline Co» и Trunkline Ges Co» (Хьюстон). - Маркетинг данных дистанционного зондирования Земли в интересах разработки и менеджмента рыболовства в северной части Тихого океана. Предложение сделано: фирмой Natural Resources Consultants Inc. (Сиэтл); фирмой Western Resources Analysis (Уэначи, шт. Вашингтон); фирмой Pacific Remote Sensing Alliance (Бочеп, шт. Вашингтон); военно-морской школой переподготовки (Монтерей, шт. Калифорния); университетом шт. Аляска (Фэрбэнкс); ассоциацией Alaska Factory Trawler (Сиэтл); ассоциацией владельцев рыболовных судов в северной части Тихого океана (Сиэтл); университетом шт. Вашингтон (Сиэтл); ми- 40
нистерством торговли США и управлением по исследованиям океанов и атмосферы (NOAA); исследовательским центром по рыболовству шт. Аляска (Сиэтл); программой Sea Grant. шт. Вашингтон (Сиэтл); университетом шт. Нью-Мексико: центром прикладных технологий (Апьбукерк) и RSMAS (университетом в Майами (шт. Флорида), - Менеджмент производства сельскохозяйственной продук- ййи с помощью данных дистанционного зондирования Земли, Предложенный: фирмой Cropix Inc» (Хермистон, шт. Орегон); университетом шт. Орегон (Корваллис); фирмой IRZ Consulting (Хермистон, шт. Орегон); организацией Eagle Range (Экоу, шт. Орегон) и фирмой L and L Farms (Экоу, шт. Орегон). « Служба информации по увлажненным землям, предложен-* ная фирмой Applied Analysis Inc* (Биллерика, шт. Массачусетс) и университетом Кпемсона (Клемсон, шт. Южная Каролина). В соответствии с соглашением между правительством США и фирмой Earth Observation Satellite Co. (Лэнхэм, шт. Мэриленд) данные, поступившие с борта ИСЗ "Лендсат" от много- спектрального сканера MSS более, чем два года назад, будут продаваться по сниженным ценам. Эти данные должны помочь при проведении исследований о глобальных изменениях лесной растительности и местах захоронения отходов. Новое соглашение заменяет право фирмы Eosat на бессрочное владение данными дистанционного зондирования Земли на ограниченное право впаденщг./этими данными в течение двух лет. Благодаря соглашению cl&$$r доступными 600 тыс. снимков, поступивших от ИСЗ гЛен$рзт* в период от 1972 и до 1988 гг. Распределение снимков должно производиться Геологической службой США и другими федеральными организациями по ценам, покрывающим затраты на копирование данных. В Западно*! Европе обсуждается вопрос о создании Европейского агентства по окружающей среде (ЕЕА)» Европейская комиссия ( ЕС) уже с 1988 г. стремится расширить масштабы использования спутниковой информации Европейским сообществом (ЕС), в особенности в области наблюдений за Землей. Группа специалистов, возглавляемая бывшим генеральным директором агентства ЕКА Роем Гибсоном, ведет формирование агентства ЕЕА. В результате образования нового агентства расширится использование спутниковой информации ор- 6-1 41
ганизациями, занимающимися вопросами сельского и лесного хозяйства и контролем за состоянием окружающей среды, Б, И. Ермишкин "Aerospace Daily", 1990, 156, № 38, 343; № 56* 489-490; 1991, 157, N? 1, 7 12. Новые средства для приема и обработки снимков, передаваемых с борта ИСЗ дпя дистанционного зондирования Земли Специалистами Лос-Апамосской национальной лаборатории (ЛАНЛ, США, шт. Нью-Мексико) разработано новое программное обеспечение, которое преобразует снимки, поступающие с борта ИСЗ дпя дистанционного зондирования Земли, в серии, \ состоящие из нескольких сот чисел, которые можно легко" обрабатывать и анализировать на персональных компьютерах. Первичные данные использовать очень трудно, так как они содержат многие гигабиты информации. Программа лаборатории ЛАНЛ предназначена для обработки снимков, поступающих с борта ИСЗ "Лендсат". Один снимок участка поверхности Земли размером 185 х 185 км содержит 48 млн. пикселей, каждый из которых может иметь до миллиона цветовых оттенков. В основу математической программы положен метод разделения миллиона цветовых оттенков на 256 цветовых групп, что. значительно сокращает объем информации и упрощает ее обработку. Сначала отбирается 20% пикселей и для каждого из этих пикселей подбирается наиболее подходящая группа из 256 стандартных цветовых ^групп. 8 алгоритм программы заложена структура "дерева решений*", при которой каждый пиксель сравнивается со значением определенной цветовой группы и устанавливается, является пи значение пикселя больше или меньше значения данной цветовой группы. Для нахождения двух цветовых групп, между значениями которых находится анализируемый пиксель, требуется не более 10 вычислительных шагов. Как утверждает сотрудник лаборатории ЛАНЛ Джеймс Уайт, новый метод в 100 раз ускоряет процесс обработки снимков при сохранении хорошего качества обработки. Дпя обработки одного снимка, поступившего с борта ИСЗ "Лендсат", при использовании персонального компьютера Macintosh требуется всего лишь 8-10 часов. 4.2
Специалистами Великобритании, представляющими Редингс- кий и Брэдфордский университеты, а также Крэнфилдский институт технологий и природных ресурсов, разработан простой и дешевый терминал, работой которого можно управлять с помощью персонального компьютера. Эксплуатационные испытания нового терминала, стоимость которого составляет 20 тыс. долл. (в 3 раза меньше стоимости существующих терминалов), должны были проводиться в Африке в 199 1 г. Новый терминал предназначен для приема и обработки снимков, поступающих с борта метеорологических ИСЗ Национального управления США по исследованиям океанов и атмосферы (NTOAA)» Эти снимки позволяют вести мониторинг природных ресурсов и растительности на поверхности земного шара, В терминале используется рупорная антенна (вместо обычно применяемой параболической антенны), наведение которой на летящий ИСЗ производится вручную (полет ИСЗ от восхода на одной стороне горизонта и до заката на другой стороне длится около 15 Минут). О появлении ИСЗ в поле зрения терминала сообщает зуммер, а сила сигнала, поступающего от ИСЗ, определяется с помощью вольтметра. При достижении сигналом заданной величины начинается запись информации* При этом оператор вручную наводит рупор антенны на ИСЗ, поддерживая наиболее высокий уровень поступающих сигналов. Б.И. Ермишкин "New Scientist", 1991. 122> 1* 1762, 18 13. Проект Фирмы Aldnia Spazio по созданию экологического ИСЗ "Экосат" Фирмой Alenia Spazio предложен проект спутниковой системы для мониторинга за состоянием окружающей среды в бассейне Средиземного моря, северных районов Европы и эк ваториальном поясе земного шара. В состав системы войдут ИСЗ "Экосат", которые должны находиться на круговых солнечно-синхронных орбитах (высота 600 км, наклонение 97°) со сроком службы 4-5 лет. На борту ИСЗ 'Экосат* предлагается разместить РЛС SAR-X и прибор MIOS (Multispectral Imaging Optical 6-2 < 43
Sensor - многоспектрапьный оптический прибор дпя проведения съемок),' работающий в видимом и ближней части ИК-ди- апазона. Эти приборы предназначаются дпя съемки поверхности Земпи при ширине полосы съемки 80-240 км и разрешающей способности 20-40 м. Система "Экосат* должна обеспечивать: раннее предупреждение о стихийных бедствиях; изучение природных ресурсов Земли (мониторинг, классификацию, количественную оценку); глобальные исследования Земли как планеты Солнечной системы. РЛС SAR-X (масса 400 кг) будет работать на частоте 9,6 ГГЦ (X-диапазон). Она оснащается прямоугольной антенной размером 12х 0,4 м. В состав прибора M10S входят три одинаковых камеры, поворачиваемые по углам тангажа и крена. Каждая из камер работает в трех широких полосах видимого диапазона (красной, зеленой и синей) и шести узких полосах диапазона 0,4-0,9 мкм, обеспечивая съемку с разрешающей способностью 40 м. Прибор MIOS может вести также съемку в двух полосах ИК-диапазона с разрешающей способностью 40 м. Проект ИСЗ "Экосат" является одним из новых космических проектов фирмы Alenfa Spazio, которая была образована недавно в результате слияния фирм Aeritalia и Selenia Spazio* Б.И, Ермишкин "Aviation Week and Spape Technology", 1991, 134, № 17, 61 14» Проект использования связных ИСЗ» выводимых f на полярные высокие околоземные орбиты В настоящее время используются по преимуществу связные ИСЗ, находящиеся на геостационарной орбите. Значительная часть геостационарных связных ИСЗ находится над средними районами Атлантического, Индийского и Тихого океанов» Эти районы заполнены уже до отказа и дпя размещения в них новых ИСЗ, приходится вести жесткие споры с богатыми странами, которые уже успели разместить в них свои ИСЗ. Другой недостаток геостационарных ИСЗ — трудность или невозможность их использования в окопополярных районах земного шара. 44
В январе 1989 г. сотрудник исследоватепьских паборато- рий фирмы Hughes Роберт Форвард попучип патент США № 07/294788 под наименованием 'Статическая аппаратура и метод ее использования", в котором предложено выводить связные ИСЗ на высокие (30-100 радиусов Земли) полярные орбиты. Удержание этих ИСЗ в заданной точке околоземного пространства будет происходить за счет силы давления света, падающего на солнечный парус ИСЗ. ИСЗ, предложенного Форвардом типа, именуются им "Поуп- стат", В отличие от существующих ИСЗ, у которых сипы притяжения Земли уравновешиваются центробежной силой, возникающей при движении ИСЗ по околоземной орбите, у ИСЗ типа 'Поупстат* сира притяжения Земли уравновешивается силой давления света на солнечный парус ИСЗ. Сила давления света в околоземном космическом пространстве составляет около 9 Н/км2 площади солнечного паруса. Идея, предложенная Форвардом, была проверена специалистами Лаборатории реактивного движения, университета Джонса Хопкинса, Массачусетского технологического института и группой консультантов в Кембридже (Великобритания). В процессе исследований изучались возможности изготовления, развертывания и управления полетом ИСЗ типа "Поупстат". ИСЗ "Поупстат" будет плавать в космосе над затененной частью вращающегося земного шара. При работе в нормальном режиме ИСЗ "Поупстат" должен находиться в пространстве между' 30 и 40° с осью вращения Земли и вращаться вокруг полюса с периодом 24 часа (одни солнечные сутки). Антенны наземных станций, установленных в полярных районах земного шара, должны оснащаться системой наведения на ИСЗ с периодом работы 24 часа. ИСЗ "Поуп- стат" помимо Арктики и Антарктики смогут обслуживать территории США, стран Западной Европы, Аляски, Канады, Советского Союза, северных районов Китая, Аргентины, Чили, Новой Зеландии, южных районов Австралия, Южной Африки и Мадагаскара. Вследствие большого удаления от Земли на ИСЗ "Поупстат" будет действовать сила притяжения Луны, что необходимо учитывать при проектировании системы управления ИСЗ. Однако опасности столкновения ИСЗ с Луной нет^так как Луна находится над экваториальными районами Земли. Согласно расчетам Колина Мак-Иннеса из университета Глазго, ИСЗ "Поупстат" могут выводиться в районы над полюсами Земли 45
при удалениях 270 земных радиусов. В этом случае будут уравновешиваться сипы притяжения Земли, Солнца и давления света на солнечный парус. Существенный недостаток ИСЗ типа "Поупстат" - значительное запаздывание сигналов: от 1,3 с при удалении 30 земных радиусов и до 11,5 с при удалении 270 земных радиусов. Вследствие этого ИСЗ "Поулстат" целесообразнее использовать дпя ретрансляции ТВ-программ, передачи данных и факсимильной связи, а также для слежения за погодой, управления воздушным движением над полюсами Земли и мониторинга за озоновой дырой в атмосфере Земли. Использовать ИСЗ "Поупстат" для двухсторонних телефонных переговоров нецелесообразно. Б. И. Ер мишкин "New Scientist", 1991, 129. № 1759, 23 15. Планы Федерапьной авиационной администрации США по использованию ИСЗ Руководитель НИОКР Федеральной авиационной администрации (РАА) США Томас Мессьер 14 ноября 1990 г. выступил с докладом на симпозиуме организации АТСА, который состоялся в Оттаве (Канада), о перспективах применения спутниковых средств гражданской авиацией. Системы управления воздушным движением (УВД), которые будут применяться в 21-м веке, должны иметь международный характер. Их оборудование и методы эксплуатации должны быть совместимы во всем мире. Спутниковые средства-.обеспечат обслуживание крупных регионов и станут даже глобальными средствами. Комитет FANS организации 1С АО ведет разработку основ для создания международной системы УВЛ Перспективные системы УВД должны отвечать следующим требованиям: - Увеличенная емкость каналов связи и возможность полного использования имеющихся ресурсов в соответствии с потребностями траффика. - Обеспечение обслуживания предпочтительных траекторий полета самолетов при вмешательстве систем УВД только в случаях, когда необходимо разделить маршруты. - Обеспечение обслуживания самолетов всех типов. 46
- Улучшенное информационное обслуживание пользователей, вкпючая сводки погоды и метеопрогнозы, районы маршрутов с перегруженным траффиком, ожидаемые задержки, состояние наземных комплексов и аэропортов, предупреждения о петной обстановке на маршруте попета. - Усовершенствованное навигационное обслуживание на летных маршрутах, при посадке и на взлете, обеспечение УВД по 1-й категории на большом количестве аэропортов. - Более широкое вовлечение пользователей в процесс принятия решений по УВД, включая переговоры между экипажами самолетов и центрами УВД по выбору траекторий полета. Выполнение вышеперечисленных требований во многих случаях прямо или косвенно связано с использованием спутниковых средств. Навигация и посадка будут осуществляться главным образом с использованием Глобальной спутниковой навигационной системы, которая должна обеспечить требуемый уровень надежности, комплексности и доступности. Обеспечение посадки в соответствии с требованиями 1-й категории должно производиться с помощью спутниковой навигационной системы и наземных комплексов, включая подачу дифференцированных сигналов о коррекциях дальности, поступающих от спутниковой системы. Подпет и посадка в соответствии с требованиями 2-^й и 3-й категорий должны производиться с помощью системы MLS* Связь с самолетами, совершающими попеты в полярных районах, будет обеспечиваться в обозримом будущем с помощью средств радиосвязи HF-диапазона. Голосовая связь и передача данных будут по-прежнему обеспечиваться с помощью радиосвязи VHF -диапазона. В перспективе спутниковые каналы связи будут применяться при полетах над океанами и сушей для обеспечения УВД и в коммерческих целях. Применение каналов для передачи данных станет общепринятой практикой при УВД. Будет полностью отработан метод OSI (Open System Interconnection - открытая система обеспечения переключения каналов* связи), который позволит совместить работу различных каналов для передачи данных - спутниковых, по методу Mode S, радиоканалов VHF -диапазона и наземных сетей. Слежение за полетом самолетов при подходе на.посадку на параллельные посадочные полосы будет производиться с помощью вспомогательных РЛС слежения. Слежение за попетом 47
над океанами и в районах с малой плотностью траффика бу~ дет обеспечиваться с помощью системы AD'S (Automatic Dependent Surveillance - автоматическое зависимое слежение), в которой используются спутниковые каналы связи для передачи данных о местоположении самолета в соответствии с показаниями бортовой навигационной аппаратуры. Система ADS будет выдавать в реальном времени информацию о положении самолета в воздушном пространстве в случаях, когда получение такой информации другими методами невозможно. При полетах над океанами будут использоваться: система ADS; спутниковые каналы для передачи данных; Глобальная спутниковая навигационная система; метод обеспечения безопасной дальности до бпизпетяших самолетов с высвечиванием необходимой информации на дисплее пилота; приборы метеорологической информации; аппаратура для автоматизации УВД, включая средства автоматизации УВД и компьютерные средства управления полетом, связанные с Землей каналами для передачи данных. Система ADS, В 1991 г, должны были войти в эксплуатацию спутниковые средства для передачи данных на борт самолетов и голосовой связи с их экипажами. Согласно планам администрации FAA, использование системы ADS при полетах над океанами начнется в 1992 г. Летные испытания системы ADS уже проводятся при полетах над Тихим океаном при участии авиакомпаний United Airlines, Northwest и Quan- tas* На начальном этапе эксплуатации системы ADS она будет применяться для обнаружения грубых навигационных ошибок, когда уклонение от заданного маршрута полета сильно увеличит риск столкновения с другим самолетом. Второй этап развертывания системы ADS начнется в 1994 г., когда передача данных по спутниковым каналам связи станет надежным средством для обеспечения безопасных дальностей между бпизпетяишми самолетами. По мере увеличения числа самолетов, оснащенных спутниковой аппаратурой связи, увеличится гибкость УВД и эффективность летных операций, что приведет в последующем к уменьшению безопасной дальности между самолетами. Спутниковая навигационная система "Навстар GPS w в бпижайшем будущем станет допопнитепьным средством для обес- гочения навигации самолетов в полете^ и при автоматической посадке. Позднее, если удастся совместить работу системы GPS 48
с бортовыми навигационными прибррами системы *71оран-С" или приборами инерциапьной системы навигации, то система может стать единственным средством навигации самопета. Бопее высокая точность навигации может быть достигнута при использовании приемников, обрабатывающих сигналы как от системы GPS, так и от советской системы CLONASS, насчитывающих в общей сложности 48 навигационных ИСЗ, Администрация FAA уже работает с советской стороной над разработкой стандартов для таких приемников. Как ожидается, министерство обороны США объявит о вводе в эксплуатацию системы GPS в 1993 г. Администрация FAA намечает объявить систему QPS в 1993 г. в качестве дополнительного средства навигации, а с 1995 г, применять ее для автоматического подлета к аэропортам. Советская система CLONASS войдет в эксплуатацию в 1995 г. Несколько пет назад администрация FAA признала необходимым разработать мероприятия по рациональному выбору с точки зрения экономии топлива маршрутов полета с учетом состояния погоды и характеристик самолета. Сотрудник администрации Дейв Форд разработал систему УВД, которая сейчас применяется в аэропортах Окленд, Нью-Йорк, Ан- коридж и центре УВД в Вашингтоне, На основе результатов эксплуатации этой системы начата разработка системы DOTS (Dynamic Ocean Track System — динамичная система слежения за полетом самолетов над океанами). Система DOTS предусматривает: разработку маршрутов полета, установку дисплеев для слежения за траффиком, разработку планов обработки метеорологической и летной информации, выдачу консультаций пилотам по траффику. Такая система заинтересовала американских авиадиспетчеров, Администра - дия FAA проявляет интерес к использованию новой системы в Канаде, Исландии, Великобритании и Португалии. Система DOTS будет находиться в тесной связи с системой ADS. Б. И. Ермишкин "Journal of Air Traffic Control", 1991, J33,, № 1. 42-44 49
16. Управление воздушным движением с помощью спутниковых систем Надежность работы систем управления воздушным движением (УВД) зависит от их способности обнаруживать и корректировать отклонения самолетов от заданных параметров по времени, направлению, скорости и высоте попета. План полетов на заданном направлении (например, над Атлантическим океаном он определяется системой NAOTS ) содержит ряд лимитирующих эксплуатационных критериев (стандарты на расстояния между ближайшими в полете самолетами) и включает в себя планы полетов индивидуальных самолетов. Стандарты на расстояния между ближайшими в полете самолетами устанавливаются на основе двух основных критериев: l) ожидаемой точности навигации самолетов; 2) способности системы УВД обнаруживать и корректировать отклонения самолетов от своих планов полета, которые, в случае невозможности их проконтролировать, могут привести к нарушению установленных стандартов на безопасное расстояние между соседними самолетами. Средства связи и слежения за полетом. Системы УВД надежно работают при полетах самолетов в зонах прямой видимости РЛС слежения и радиостанций VHF -диапазона. Попеты самолетов над океанами и в отдаленных районах не контролируются РЛС слежения, а радиосвязь может оказаться ненадежной из-за ионосферных и атмосферных помех. Вследствие этого УВД над океанами базируется на периодически передаваемых пилотами самолетов сообщениях о своем местоположении и действиях в полете при решении проблем, связанных с устранением навигационных ошибок и каких-либо неисправностей. Возможности системы УВД при таком контроле за полетом очень ограничены. Для обеспечения безопасности полетов сильно ограничивается использование воздушного пространства и не реализуются возможности индивидуальных самолетов по корректировке полета в соответствии с оперативной обстановкой. Перечисленные недостатки системы УВД над океанами можно устранить за счет применения спутниковых средств связи и слежения. Спутниковые каналы связи обеспечивают передачу данных и высококачественную голосовую связь в VHF -диапазоне. Слежение за полетом может быть осуществлено с помощью системы CIS (Cooperative Independent Surveillance согласованное независимое спеженге), достоинство которой - 50
минимальная зависимость от бортовых систем самолетов* В системе CIS используются геостационарные связные ИСЗ и поэтому точность определения местоположения самолетов на широтах более 70° резко снижается. В системе ADS (Automatic Dependent Surveillance - автоматическое зависимое слежение) спутниковые каналы связи используются для передачи в центры УВД информации о положении самолета, которое определяется экипажем самопета по данным бортовой навигационной аппаратуры. Такая информация может передаваться через любые интервалы времени. Применение системы ADS рассматривается как перспективный стандартный метод для слежения за полетом самолетов над океанами. Доступные спутниковые технологии. Связь с самолетами осуществляется с помощью геостационарных ИСЗ. В системе "Инмарсат" ИСЗ находятся над основными океанами земного шара. Геостационарные ИСЗ позволяют обслуживать всю поверхность земного шара за исключением полярных районов, находящихся выше 85° широты (северной и южной). Над некоторыми районами эксплуатируется одновременно по два ИСЗ, над другими может быть быстро введен в эксплуатацию резервный ИСЗ, ■ если выйдет из строя основной ИСЗ. Связь геостационарных ИСЗ с наземными системами связи обеспечивается с помощью наземных станций (НС), расположенными в различных.районах земного шара. Для обеспечения связи с ИСЗ самолеты оснащаются приемниками, передатчиками и антеннами. Последние могут иметь малое усиление или большое усиление. Антенны малого усиления обеспечивают связь в пределах полусферы при низкой скорости передачи информации. Антенны большого усиления (12 дБ) могут также осуществляв связь в предепах полусферы за счет применения управляемых лучей диаграммы направленности. За счет автоматического слежения за ИСЗ такие антенны могут поддерживать передачу больших потоков цифровой информации и голосовую связь. Качество голосовой связи может быть очень высоким благодаря применению современных методов цифрового кодирования речи. Выбор бортовой радиоаппаратуры самолетов определяется в зависимости от эксплуатационных потребностей при полетах над океанами. При использовании систем ADS и для передачи рутинной информации в центры УВД достаточны антенны с малым усилением. В случае необходимости обеспе- 7-2 51
чить голосовую связь между экипажем самопета и центрами УВД требуются антенны с большим усилением. Ожидается, что в бпижайшем будущем будет создана аппаратура кодирования речи при малых скоростях передачи информации и станут эксплуатироваться ИСЗ с более высокими значениями эффективной излучаемой мощности. Тогда станет возможной голосовая связь и при использовании самолетных антенн с малым усилением. Экономические и организационные вопросы. С экономической точки зрения установка на борту самолета спутниковой аппаратуры связи будет оправданной, если она будет обеспечивать не только УВД, а и другие потребности экипажа, например: связь АОС (Aircraft Operational Control — эксплуатационный контроль за полетом самопета); связь ААС (Aircraft Administrative Control -— административный контроль за попетом самолета); передача сообщений АРС (Aeronautical Public «Correspondence сообщения для пассажиров самопета). Существующие и вновь разрабатываемые спутниковые системы обеспечивают все перечисленные виды услуг. Для сокращения расходов на содержание космического сегмента систем обеспечивающих полеты самопеФоё? целесообразно совмещать такие системы с системами Для обслуживания подвижных пользователей на морях и на суше. Стандартизация спутниковых систем и используемого в них оборудования. Комитет по перспективным системам воздушной навигации FANS (Future Air Navigation Systems ) в составе Международной организации гражданской авиации (ICAO)' определил, что следующее поколение систем, воздушной 'навигации (включая связь и слежение за попетом самолетов) будет базироваться на ИСЗ. Уже созданы группы экспертов для подготовки документов SARPS (Standard and Recomended Practices - стандарты и рекомендуемые правила), определяющих эксплуатацию спутниковых средств связи и систем AD'S. Стандарты для самолетов транспортной авиации на оборудование и аппаратуру для спутниковой связи подготовлены Комитетом по авиационной электронной аппаратуре (АЕЕС). Самопеты, поступающие потребителям, уже обеспечивают размещение на борту аппаратуры для спутниковой связи. Комитет FANS в настоящее время изучает экономические и организационные вопросы по обеспечению перехода на системы УВД с включением спутниковых средств в течение те—
кущего десятилетия и в начале 21-го столетия. В процессе этих исследований разрабатываются сценарии обеспечения УВД каналами связи с помощью централизованно управляемых комплексных систем. Итогом проводимых работ может стать Глобальный план использования систем космического базирования с помощью региональных групп планирования организации Комитетом FANTS изучаются возможности использования спутниковых навигационных систем на самолетах гражданской авиации. Объектом изучения являются главным образом американская система GPS и советская система GLONASS» Спутниковые системы уже используются на ряде самолетов. В октябре 1990 г. начались запуски нового поколения ИСЗ системы *Инмарсат", которое будет состоять из 4 ИСЗ (запуски оставшихся трех ИСЗ намечались на 1991 г.). Эти ИСЗ должны обслуживать не только морские суда, но и самолетьи Б.И. Ермишкин "Journal of Afr Traffic Control", 199 h 33» N? 2, 32-34 17. Западноевропейские системы связи "Евтепсат" и "Европасат" Генеральный директор организации "Евтепсат" Жан Греньер в выступлении на заседании "Клуба космоса" весной 1991 г. обрисовал перспективы развития спутниковой системы связи "Евтепсат" и создания новой системы для непосредственного ТВ-вещания "Европасат". По состоянию на конец 1990 г. главными акционерами и пользователями системы "Евтепсат" были: Испания - 22%; Англия - 18%; Франция - 11%. В состав организации "Ев- телсат" входит 28 государств, включая Югославию, Польшу и Румынию. Ведутся переговоры о вступлении в организацию Венгрии, Чехословакии, Украины и Белоруссии. Продопжают эксппуатироваться 4 ИСЗ серии "Евтелсат-1", имеющие на борту по 11 ретрансляторов. Два ИСЗ скоро допж- ны прекратить работу из-за истечения срока службы. ИСЗ "Евтепсат-1" применяются для обслуживания подвижных пользователей в системе "Евтептрак". CncxetMa связи "Евтепсат" 53
оснащается ИСЗ новой серии "Евтепсат-2". Два первых ИСЗ этой серии были запущены РН "Ариан" в августе 1990 и январе 1991 гг. Запуск третьего ИСЗ намечапся на 8 августа 1991 г, с мыса Канаверал с помощью РН "Депьта-2*\ четвертого - на середину феврапя 1992 г. (РН 'Аркан*), пятого - на октябрь 1992 г, и шестого - на середину 1993 г. ИСЗ "Евтепсат-2" изготавливаются консорциумом западноевропейских фирм во главе с фирмами Aerospatiale и Alcatel Espace» Первые 5 ИСЗ поставляются фирмой Faugere et Jutheau за 4,55 млрд, фр. фр. В случае благоприятной коммерческой обстановки будет выведен на орбиту и седьмой ИСЗ "Евтепсат-2*\ Ожидается, что в 1993 г. будет эксплуатироваться 7 ИСЗ, находящихся на геостационарной орбите между 4° и 36° з.д. На борту каждого из ИСЗ будет по 16 ретрансляторов мощностью по 50 Вт. Объем телефонных переговоров в системе "Евтепсат" в 1990 г. вырос на 30%, а в 1991 г., как ожидается, рост будет еще более значительным. Новые наземные станции будут введены в эксплуатацию на территории Италии, Ирландии, Испании, Румынии и Югославии. Прогнозируется также рост деловой связи. Однако 75% объема связи в системе "Евтеп7 сат" (в ценностном выражении) приходится на передачу ТВ- программ. Европейский союз радиосвязи (UER), который арендовал на ИСЗ *гЕвтелсат-2*г два ретранслятора решил увеличить число арендуемых ретрансляторов до четырех. ИСЗ "Ев- тепсат-2", обеспечивающие прямое ТВ-вещание, станут конкурировать с ИСЗ "Астра*. Организация "Евтепсат* ожидает, что к 1997 г. система "Евтептрак" будет обслуживать около 90 тыс. подвижных пользователей. В 1997 г. намечено начать эксплуатацию ИСЗ следующей серии * Евтепсат-З". В соответствии с планами организации "Евтепсат" в 1996 г. должны начаться запуски ИСЗ системы *Европасат% обеспечивающей непосредственное ТВ-вещание. В сс?став системы войдут 3 ИСЗ, каждый из которых обеспечит передачу 14 ТВ-программ. Точка стояния ИСЗ - 19° з.д., а резервный ИСЗ должен находиться на угловом удалении 0,5° от основных ИСЗ. 9 европейских государств уже сделали заявку на 39 каналов (из 42 имеющихся) системы "Европасат". Конкурс на разработку ИСЗ "Европасат" намечалось объявить в июне 1991 г. Заказ на изготовление ИСЗ будет размещен летом 1992 г., а их запуски должны начаться в 1996 г. Франция, ФРГ, Австрия .и Италия выразили желание 54
вывести на орбиту в середине 1993 г. ИСЗ, который стал бы предшественником системы "Европасат*\ На этом ИСЗ можно установить 10-14 ретрансляторов с ЛБВ мощностью по 100- 125 Вт, которые «обеспечат эффективную мощность излучения 55-58 дБВт. На разработку системы "Европасат* претендуют три группы фирм: 1) Aerospatiale, Alcatel Espace, Selenia ( Alenia ) и MBB (DASA); 2) Matra Marconi Space и British Aerospace» объединенные в консорциум ANT; 3) British Aerospace. В качестве основы для разработки ИСЗ каждой из указанных групп предлагается соответственно: "Спейсбас", ^Евростар^ и "Опимп-2*\ В бопее предпочтительном положении находится платформа "Олимпу'', которая разрабатывается под покровительством агентства ЕКА. Фирма British Aerospace будет стремиться к использованию в системе "Европасат * ИСЗ "Опимп-2", который несмотря на свою относительно высокую стоимость (80- 100 млн. фр. фр,), может обеспечить больше© количество пользователей. Каждый из ретрансляторов ИСЗ "Опимп-2" может быть сдан в аренду за 25-30 млн. фр, фр. в год, а 6-10 ретрансляторов за 3 года эксплуатации могут принести доход в размере 450-750 млн, фр. фр, Б.И. Ермишкин "Airet Cosmos,1991, 29, N<? 1325, 49-50 18, Использование РЛС на борту самопета для проведения океанографических исследований Франция решила принять участие в программе SWADE (Surface Wave Dynamics Experiment - эксперимент по изучению динамики поверхностных волн), которая проводится НАСА и ВМС США и которая предусматривает летные испытания в шт. Виргиния, Цель программы - получение данных о характеристиках волн на поверхности морей и океанов с целью углубления понимания (процессов энергетического взаимодействия между атмосферой и океанами Земли, Программой предусмотрено проведение полетов самопета уМерлин-4*г, на борту которого установлена РЛС RESSAC (Radar pour l'Etude du Spectre des Surfaces par Analyse Circulaire - РЛС дня изучения спектра поверхностных вопн с помощью кругово- 55
го анализа). РЛС RESSAC разработана центром CRPE (Centre Recherche en Physique de l'Environnement terrestre ) - центр для исследований физики окружающей среды на Земле . Участие Франции в программе SWADE выразится в определении спектра волн по различным направлениям на водных поверхностях (направление движения волн, их высота и длина). РЛС RESSAC зондирует поверхность морей и океанов радиоизлучениями г с длиной волны 6 см, идущими под углами 7°- 21° к местной вертикали, В РЛС используется метод непрерывных волн (FMCW), который реализуется с помощью передающей и приемной антенн, установленных на днище фюзеляжа самопета. Б. И. Ермишкин "Air et Cosmos", 1991, 29, № 1325, 21 19. Программа экспериментов с помощью ИСЗ COMET НАСА назначило на 16 сентября 1992 г. первый запуск ИСЗ COMET (Commercial Experiment Transporter - коммерческий транспортер для проведения экспериментов). Изготовителем ИСЗ COMET является фирма Space Industries, а их запуски будут проводиться РН "Конестога" фирмы EER—Space Services* ИСЗ состоит из орбитального и спускаемого аппаратов. Последний должен возвращаться на поверхность Земли после пребывания на орбите в течение 30 суток, а орбитальный аппарат оставаться в космосе еще не менее 100 суток. НАСА отобрало следующие эксперименты, которые будут проводиться на борту ИСЗ COMET при первом его полете; - Рост растений в условиях микрогравитации и медико- биологические исследования. Исполнитель - группа BioSerVe Space Technologies из университета шт. Колорадо. - Исследования материалов. Исполнитель - центр материалов для космических конструкций резервного университета Casa Western* - Рост тонких оптических нелинейных органических пленок и кристаллов в условиях микрогравитации; определение потока атомарного кислорода, истекающего с поверхностей ИСЗ; исследования потоков жидкостей, биологических процессов и роста кристаллов с помощью установки для дисперсии материалов. Исполнитель - консорциум по разработке материалов дпя космоса университета шт. Алабама. 56
- Биохимические исследования, включая рост кристаллов протеина» Исполнитель - центр по исследованиям клеток университета шт. Пенсильвания. - Автономные процессы встречи и стыковки. Исполнитель - центр космической автоматизации и робототехники института по окружающей среде в шт. Мичиган, Б.И. Ермишкин "Flight International", 1991' 122» N? 4268' 35 20. Продажа японской Фирме Toshiba трех ИК-»приборов STD -16 французской фирмы Sodern Весной 1991 г. ожидалось заключение контракта между фирмой Sodern и фирмой Toshiba на поставку трех ИК-прибо- ров для японского ИСЗ ADEOS, который разрабатывается фирмой Mitsubishi по заказу управления NASDA*C помощью прибора STD -16 должна контролироваться высота полета ИСЗ ADEOS, предназначенного для дистанционного зондирования Земли. Стоимость контракта - 9,4 млн. фр. фр. Два из пос - тавпяемых приборов предназначены для установки на борту ИСЗ, а третий - для проведения квалификационных испытаний. ИСЗ ADEOS должен быть выведен на полярную орбиту высотой 850 км в 1995 г. С помощью прибора STD-16 будет измеряться поток ИК-излучений в диапазоне 14- 16 мкм от поверхности суши* водных поверхностей, аэрозолей и растительности. Этот прибор» намечено устанавливать на борту перспективных Французских ИСЗ "Спот-4" и Тепиос* (для ведения военной разведки). Вариант прибора STD -15 предназначен для установки на борту геостационарных связных ИСЗ серий "Испаниясат" и *гТелеком-2|г. Оба прибора ( STD -15 и 16) созданы на базе прибора STD -12, который установлен на борту первых трех ИСЗ "Спот" и двух ИСЗ ERS. Б.И. Ермишкин "AiretCosmos",!"1' 25, № 1325, 16 8-1 57
КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ И РАКЕТЫ-НОСИТЕЛИ 21. Перспективы применения грузового МВКА США В отчете специальной группы консультативного совета НА СА в начале 1990 г. по проблемам развития транспортных космических систем (ТКС) указывалось на необходимость ряда новых инициатив по созданию смешанного парка ТКС, включающего МВКА, грузовой МВКА (Г-МВКА) Shuttle—С, перспективную ТКС ALS, РН на базе МБР МО США и коммерческие РН. По предварительным оценкам комплектование такого парка ТКС потребует 6-8 млрд. долл. в течение следующих 10 лет. В отчете рекомендовалось открыть долговременную программу разработки ЖРД с высоким уд. импульсом с тем, чтобы этими ЖРД оснащались новые ЛА для полетов по программе СОИ и по программам исследований космического пространства. Отчет рекомендовал интенсифицировать разработку Г-МВКА с использованием для него существующей материальной части МВКА и разрабатываемых элементов ALS, в т.ч. ЖРД 580 К на криогенном топливе. Ожидается, что цена нового ЖРД будет низкой. Несколько ранее, в августе 1989 г., управление оценок технических проектов ОТА отметило необходимость использования Г-МВКА для сокращения частоты полетов МВКА и снижения за счет этого риска потери экипажа вследствие современной надежности МВКА 98%. По оценкам ОТА Г-МВКА мог бы быть разработан к 1994 г. и использован для доставки на орбиту элементов ООКС "Свобода". За счет грузоподъемности беспилотного Г- МВКА с грузовым модулем одноразо^ вого использования 45,3 т в цепом для сборки ООКС потребуется меньшее число полетов. Грузоподъемность Г-МВКА может быть повышена за счет модификации существующих бус- терных РДТТ, разработки новых бустерных РДТТ, разработки бустерных ступеней с ЖРД и т.д. В ноябре 19 87 г. НАСА заключило 3 контракта на конкурсное эскизное проектирование Г-МВКА с фирмами Martin Marietta, Rockwell International и United Technologies/USBI. • Руководство работами осуществлял центр космических полетов им. Маршапла (НАСА). На первом этапе была выявлена наилучшая конструктивная схема Г-МВКА предложенная фирмой United Technologies, которая была принята для дальнейшей разработки. В мае 1988 г. начался второй этап бопее деталь- 58
ной проработки подсистем. Весной 19 89 г. бып собран макет Г-МВКА в натурную величину и установпен в корпусе 4705 центра космических попетов им, Маршалла. Макет содержит грузовой модупь фирмы Boeing, двигательную установку MBKAt ЖРД системы управления и т.д. Макет будет использоваться при проектировании и компоновке различных элементов, проведении ряда испытаний и т.п. В 1990 фин. г. на работы по Г- МВКА было выделено 10 млн. долл. На 1991 фин. г. расходы на программы ALS и Г-МВКА запланированы в объеме 23,9 млн. долл. На октябрь 1990 г. была запланирована выдача ТЗ на проектирование летного образца Г-МВКА. По заявлению вице-президента фирмы United Technologies/ USBJ Г-МВКА является естественной удешевленной эволюцией конструкции современного МВКА. Признано целесообразным использование метода последовательных усовершенствований существующей системы, а не разработки принципиально новой системы с соответственно высокими расходами на НИОКР. Проектирование и производство Г-МВКА потребует умеренных инвестиций в новые элементы и модифицированные системы и наземные сооружения. По некоторым оценкам в конструкции Г-МВКА будут использованы до 95% элементов существующего МВКА. Основным отличительным элементом Г- МВКА от МВКА будет грузовой модуль одноразового использования с массой 43,1 т, который устанавливается взамен орбитальной ступени (ОС) с массой 104,3 т. Грузовой модуль состоит из 2 частей. В передней части будет располагаться грузовой отсек диаметром 4,5 м и длиной 24,6 м, рассчитанный на ПН с массой £63,5 т. Створки заднего люка грузового отсека могут открываться на стартовой площадке. Они имеют Длину 18 м. Створки переднего люка длиной 6,6 и открываются вместе со створками заднего люка только во время подготовки грузового модуля в горизонтальном положении или при выгрузке ПН на орбите. В хвостовой части грузового модуля размещаются двигательная установка, состоящая из 2 или 3 основных ЖРД МВКА, и другие блоки, необходимые для функционирования Г-МВКА, напр. 3 бортовых компьютера общего назначения с программным обеспечением от ОС. В отличие от ОС грузовой модуль не будет иметь крыльев и хвостового стабилизатора, а также системы орбитального маневрирования. Было решено не использовать теплоизоляцию из плиток, а ограничиться слоем набрызгиваемой теплоизоляции.
Эксплуатация Г-МБКА будет осуществляться аналогично МВКА. Подготовка ПН будет производиться в существующих корпусах или в новом корпусе подготовки грузового модуля. Старт и выход на орбиту будут выполняться практически по программам МВКА. Двигательная установка из 2 основных ЖРД МВКА будет работать 620 с (у МВКА - 520 с). При полетах с элементами ООКС для сборки или с ПН для эксплуатации ООКС маневр сближения с ООКС предусматривается с пр^ошью орбитального маневрирующего КА. После выгрузки ПН: грузовой модуль будет переводиться на траекторию входа в ллотадге слои атмосферы с ожидаемым местом падения в открытом-океане. Цена доставки ПН с помощью Г-МВКА ожидаетсй яй^рвне 4410 допп./кг (при использовании РН "Дельта* 8363 долл./кгг а РН "Пйтан~4" - 9040 долп./кг). На конференции будущих пользователей Г-МВКА, которая состоялась 25-26 мая 1989 г. с учетом ы 350 представителей ведомств и фирм, было высказано одобрение по поводу разработки ЛА такой высокой грузоподъемности. Уже сформировавшимися направлениями использования Г-МВКА были признаны: - Обеспечение сборки ООКС 'Свобода'. По результатам некоторых исследований использование смешанного парка ТКС из 9 МВКА и 4 *Г-МВКА позволит выполнить вывод элементов ООКС за 19 мес. вместо 36 мес. с помощью ^ 20 МВКА. - Вывод межпланетных КА, напр, по программе полета в сторону кометы с пропетом мимо астероида CRAFf по программе попета к Сатурну Cossini, по программе попета к Марсу с выгрузкой планетохода и с возвращением на Землю образцов марсианского грунта, при обеспечении пилотируемых экспедиций на Луну и Марс. - Вывод тяжелых ПН по программам научных и прикладных исследований, в т.ч. развертываемой зеркальной системы для ближней части ИК-спектра с первичным зеркалом диаметром 40 м, платформ дистанционного зондирования Земли с массой 12f24 т каждая по программе EOS изучения планеты Земля и т.п. Пока вывод ИСЗ EOS планируется выполнить с помощью РН ''Титан/Центавр' или "Ариан-5". Г-МВКА пригоден для вьюода этих ИСЗ на полярную орбиту с высотой ~ 822 км при старте с комплекса на авиабазе Ванденберг. При старте с космического центра им. Кеннеди требуется совершение маневра изменения плоскости наклонной орбиты на экваториальную. Для исследований по космической биологии потребуются биоплатформы с массами 6,8 - 13,6 т, а в дальнейшем 60
- и до 27 т. Биоппатформы на низкой околоземной орбите будут использоваться для оценки влияния искусственной гравитации на биологические объекты, изучения функционирования замкнутых систем обеспечения жизнедеятельности с биологическими средствами регенерации и т.п. - Обеспечение условий для проведения летных испытаний новых или модифицированных систем, агрегатов и блоков, в т.ч. перспективных РД. Считается возможным использовать Г- МВКА для первых летных испытаний перспективного бустерно- го РДТТ ASRM, бустерных ступеней с ЖРД и опытных образцов РД для орбитального маневрирующего КА. Возможны испытания нового внешнего топливного бака с композитной несущей конструкцией новой внешней теплоизоляцией и другими модификациями. Малые автономные ПН могут быть дозагружены в грузовой модуль при наличии свободных объемов и запаса по грузоподъе мности. ~ Удовлетворение интересов МО США в части вывода разведывательных ИСЗ с авиабазы Ванденберг на орбиты с попятным движением, что позволит более часто проходить над определенными территориями. Считается возможным вывести на орбиту с высотой 203,7 км и наклонением 98,7° ИСЗ с массой 30,84 т. Особо подчеркивается, что для этого необходимо ввести в эксплуатацию стартовый комплекс SLC -6 на авиабазе Ванденберг* С этого комплекса можно будет выводить ИСЗ с массами до 57,15 т. Космические разгонные ступени ftlS или ''Центавр" могут быть использованы для перевода тяжелых ИСЗ на более высокие и более стабильные орбиты. На конференции был проявлен значительный интерес к компоновке lUS в Г-МВКА и к разработке грузовых модулей, способных нести ПН диаметром до \ 8,1 м. В отчете специальной группы консультативного совета НАСА рекомендована разработка устройств аэродинамического торможения КА пролетом в верхней атмосфере» способов технического орбитального обслуживания ИСЗ и орбитального маневрирующего КА для развития инфраструктуры ТКС. В период после 2005 г. можно ожидать, по мнению ОТ А, появления новых пилотируемых ТКС. Предложенные 5 вариантов такой ТКС включают полностью многоразовый МВКА, вариант типа 61
"Ариан-5/Гермес" воздушно-космический самолет типа "Зен- гер" и т.п. В.А. Карелин "AIAA Paper1', 1990, № 1812 "Defense Daily", 1990, 166, N 28, 228 *fN"ature9%1989, 340, № 6233, 414 "News Bulletin/Astronautical Society of Western Australia", 1989, U^ № 11, 108 22» Западноевропейское участие в программе ООКС '"Свобода" По мнению руководителя бюро внешних связей НАСА в мае 1990 г., перспективы международной кооперации в космосе с участием США полностью будут зависеть от успеха кооперации по программе ООКС "Свобода", Однако решения конгресса США по сокращению ассигнований на программу могут оказать долговременное влияние на международную кооперацию в космосе, поскольку пересмотр программы и планов-графиков вывода элементов ООКС на орбиту может привести к нарушениям согласованных планов-графиков партнеров по кооперации и срыву финансовых планов обеспечения работ, В НАСА существует понимание таких возможных последствий и оно ищет пути демпфирования резких изменений программы. По отношению к связям с СССР, космическая программа которого испытывает серьезные бюджетные трудности, НАСА будет придерживаться тактики постепенных шагов в соответствии с политическими взаимоотношениями между США и СССР, Однако НАСА учитывает, что СССР ведет активный маркетинг своих ракет-носителей (РН), возможностей космонавтов для выполнения операций в космосе, возможностей проведения экспериментов на орбитальном комплексе "Мир* и т.п. Тем не менее, считается возможным сохранение лидерства США в космических программах, В декабре 1990 г. ЕКА находилось в стадии разработки бюджета на следующий этап кооперации по ООКС» в 1990 гу бюджет ЕКА составлял 2,4 млрд. долл. Разработка бюджета должна закончиться до очередного совещания министров стран- членов ЕКА в июне 1991 г. Ранее министры стран-членов ЕКА одобрили увеличение бюджета до 3,014 млрд. долл. в год 62
до 1993 г. В Западной Европе признается, что программа 'Колумб* решает не только научные иди коммерческие задачи. С ее помощью реализуются также политические цепи (достижение равновесия между кооперацией западных стран и западноевропейской самостоятельностью в космических программах)^ стратегические задачи (приобретение прогрессивных технологий и оборудования)"и усиление промышленного потенциала (закрепление достижений западноевропейской ракетно-космической промышленности после успехов программ "Ариан" и "Спейспэб"). Однако конечной целью программы является использование всей этой инфраструктуры Для наипучшего проведения коммерческих космических операций, привлечения новых пользователей и получения общих положительных результатов, В орбитальную часть инфраструктуры орбитального комплекса (ОК) "Колумб" входят пристыковываемый герметизированный модуль (ПГМ), посещаемая платформа свободного попета (ППСП) и полярная платформа (ПП%. Связь между орбитальной и наземной частями инфраструктуры будет осуществляться с помощью РН "Ариан-б" и мини-МВКА Тер- мес", ПГМ из 4 секши будет иметь длину 12,8 м, диаметр 4,4 м, массу 13 т, массу ПН Юти свободный объем 23 м^. Потребляемая мощность будет составлять 20, кВт,< из которой 10 кВт будет расходоваться на функционирование ПН. ППСП, состоящая из 2 секши, будет иметь общую длину 12,1 м, диаметр 4t4 м и стартовую массу 18,2 т при массе ПН 5 т. Потребляемая общая мощность будет 10 кВт, из которой 5 кВт будет поступать на ПН. Вывод ППСП будет осуществлен с помощью РН "Ариая-Б*. Как отмечает сотрудник CNES,» РН "Ариан-б" разрабатывается для решения 2 задач - обеспечения конкурентоспособности в выводе коммерческих ПН и достижения такой степени безопасности, которая необходима для выполнения пилотируемых космических полетов. Это будет многоцелевая РН, имеющая своим основным назначением вывод коммерческих ИСЗ на переходную геостационарную орбиту. Двухступенчатая РН рассчитывается на грузоподъемность 6 т при выводе 2 ИСЗ, или 6,9 т при выводе 1 ИСЗ, или 5,5 т при выводе 3 ИСЗ. На первой ступени планируется установить ЖРД "Вулкан"* с тягой 1,075 МН с давлением в камере сгорания 10 МПа и с приводом турбонасосных агрегатов (ТНА) горючего и окислителя от одного газогенератора на основных компонен- 63
тах топлива. По состоянию, на середину 1990 г\ камера его-, рания ЖРД тВулкан*' была испытана 26 раз с общей наработкой 140 с. ТНА жидкого водорода прошел 22 испытания, из которых одно длительностью 45 с при частоте вращения 32300 об/мин (номинальная частота вращения 34000 об/ мин). Испытаны 4 ТНА окислителя, причем в последнем испытании ТНА был соединен с газогенератором и работал на горячем газе 25 с при частоте вращения 14000 об/мин. Газогенератор был испытан 28 раз. Считалось, что успешные испытания агрегатов позволят выполнить по меньшей мере 20 огневых испытаний укомплектованного ЖРД до конца 1990 г. при использовании 3 экземпляров ЖРД и 2 огневых стендов. Один стенд расположен в Верноне (Франция), а другой - в Лампольдхаузене (ФРГ). Программа отработки включает 500 испытаний ЖРД с наработкой 70000 с для аттестации дпя летных испытаний и 90000 с - для подтверждения готовности к осуществлению пилотируемых полетов мини-МВКА Термес". Бустерный РДТТ РН "Ариан-5" будет иметь 3 секции. Он рассчитан на тягу 6,31 МН. Сопло может отклоняться на угол 6°. На 1991 г. в Гвианском космическим центре запланированы 10 огневых испытаний натурных РДТТ. ЖРД второй ступени LE -7 прошел 68 огневых испытаний в 1988 г. и 94 испытания в 1989 г. Базовый вариант мини-МВКА на экипаж из 3 астронавтов теперь разрабатывается без катапультируемого модуля экипажа. Его первый беспилотный полет в 1998 г. будет Осуществлен с грузом 3000 кг. Правда, на совещании ЕКА в июне 1991 г. возможны корректировки программы. Для ЕКА применительно к работам по ООКС представляются существеиными предварительные результаты, которые могут быть получены по программам EURECA и "Спейспэб". Реализация этих программ зависит от регулярности полетов МВКА США, план-график которых включает полеты: STS -46 в 1991 г. с автоматической платформой EURECA STS -52 в 1992 г. с орбитальной лабораторией ФРГ "Спейслэб-D 2" STS -69 в 1993 г. с возвращаемой платформой EURECA STS -75 в 1994 .г. с орбитальной лабораторией "Спейс- лэб-БЗ" В 1995 г. с возвращаемой платформой EURECA Наземная часть инфраструктуры для ОК 'Колумб* разрабатывается в предположении максимального использования ус- 64
тановок и сооружений стран-членов ЕКА, где они уже есть или планируются к созданию. Она будет включать следующие объекты: - центральный пункт управления попетом СМСС при западноевропейском центре космических операций ESOC в Дарм- штадте (ФРГ. ) С него будут осуществляться координирование и руководство подготовкой полета, а также контроль исполнения операций и надзор за сетью систем связи; - децентрализованные объекты управления элементами ОК5; центр управления ПГМ и ППСП MSCC при центре космических операций ФРГ в Оберпфаффенхофене. В него будут входить: - - - пункт управления функционированием региональных ПН в ПГМ ROC» С него будет производиться координация • операций с западноевропейскими ПН на борту ПГМ или на ООКС в целом; - - - пункт управления полетом ППСП; - — пункт управления ПП. Он может быть создан на базе существующего пункта управления: - ~ технические центры ПГМ и ППСП для компоновки ПН, технического обслуживания и обеспечения расходными материалами при эксплуатации. В центре управления ООКС SSCC в США будет находиться группа операторов ЕКА для обеспечения функционирования ПГМ. В случае необходимости ЕКА считает возможным создавать специальные пункты управления в США для взаимосвязи с ОК в реальном времени. В наземную часть инфраструктуры будут входить также центры содействия пользователям ОК. Такие центры предназначаются для ознакомления потенциальных пользователей с конструкциями и возможностями ОК "Колумб" и технического обеспечения экспериментов на ОК в полете. Считается, что один из таких центров может быть создан за счет ассигнований на программу "Колумб", а остальные - за счет национальных агентств в странах-членах ЕКА. Для информирования будущих пользователей ЕКА располагает банком изобразительных материалов по ОК COPJDAB информационной системой по использованию ОК CUJS и базой данных по маркетингу OK COMADAB» База данных COMADAB в своей основе имеет банк данных с адресами и телефонами специалистов и организаций, интересы которых далеки от космической техники. Эта база данных должна стать инструментом маркетинга для выявления потенциаль- 9-1 65
ных пользователей OK в других отраслях науки и техники, классификации их и работы с ними. Планируются встречи потенциальных пользователей для выявления интересов и потребностей. Уже ежегодно проводятся симпозиумы по программе "Колумб", в работе которых принимают участие руководители программы, спедиалисты ракетно-космической промышленности и потенциальные пользователи. Симпозиумы проводятся либо в Италии, либо в ФРГ. Кроме того в Монтрё (Швейцария) уже 2 раза проводились встречи "Коммерциализация космоса*, на которых представители 4 партнеров по международной кооперации по ООКС "Свобода*" обсуждали возможности осуществления экспериментов по запросам потенциальных пользователей, преимущественно из промышленности. Корректированные предложения промышленности по реализации ОК "Колумб" ожидались в конце 1990 г. Стоимость программы определена в 4,4 млрд. долл. ЕКА изменяет механизм взаимоотношений между заказчиком и подрядчиком при заключении контракта. Ранее отношения строились по "классической схеме": заказчик направляют подрядчику ТЗ, а тот возвращает доработанное ТЗ со своим проектом контракта и """ калькуляцией. В настоящее время представители ЕКА на стадии формулирования ТЗ обсуждают все технические детали с промышленными фирмами и после согласования оформляют необходимые документы контракта. В США отмечают быстрый рост конкурентоспособности космической техники стран-членов ЕКА. Интенсивно разрабатываются конструкции РН, двигательные установки, средства управления, научное оборудование и элементы наземной инфраструктуры. В ФРГ уже создана техника, которая уже используется в космических полетах. ФРГ является одним из основных участников программы "Колумб", вклад которой составляет 38% от общего бюджета ЕКА на эту программу. Вторым крупным участником программы является Италия (2&%). НАСА и Итальянское космическое агентство договорились о проведении совместных двухсторонних исследований о кооперации по снабжению ООКС в процессе эксплуатации. Разработанная в Италии привязная спутниковая система TSS -1 запланирована к выводу в 1991 г. Разрабатывается проект ИСЗ для рент- геноастрономических наблюдений с высоты 500 км. Вывод его предполагается с помощью РН США. Во Франции из 100 тыс. работников авиационно-космической промышленности 50% заняты на национализированных пред- 66
приятиях. Расходы на космические программы Франции в 1990 г. составили 1,7 мпрд. долл., из которых 40% - вклад страны в EKAf в основном на программу РН ^Ариан-б^ Совместно с НАСА Франция выполняет ряд программ, в т.ч. по океанографической спутниковой системе TOPEX/POSEJDON, по ИСЗ для полета приматов по программе "Лайфсат", по исследованиям верхней атмосферы и т.д. В середине 1990 г. отмечалась активность НАСА в привлечении к работам специалистов из стран Восточной Европы. НАСА намерено включить Польшу в число соисполнителей по программе определения характеристик космических излучений, в т.ч. и на ООКС. Планируется сотрудничество с оптической промышленностью бывшей ГДР, которая готовит к продаже астронавигационную систему, поставленную ранее для орбитального комплекса "Мир". Венгрия еще в 19 84 г. поставила НАСА термолюминесцентный дозиметр и теперь ведет переговоры о поставках усовершенствованной модели для измерения поглощенной дозы отдельными органами человека. Потенциальные области научной кооперации НАСА с ЧСФР включают измерения динамики геотектонических разломов с помощью бор — товых лазеров. В.А. Карелин "Aerospace America'1,1990, 28, N 7, 74-75 "Aerospace Daily*1, 1990, 155, N 25, 199-200 "Aviation Week ard space Technology*', 1990, 133,№,23 "Defense Daily", 1990, 167, N 34, 273 "ESA Bulletin", 1990, N 62, 25-39 "RiVista Aeronautica", 1989, 65, N 6, 76-81 "Signal" (USA), 1990, 45, N 4, 62-65 "Space Technology", 1990, 10, N 1/&; 9-18 23. Обеспечение выхода в открытый космос на ООКС По данным отчета в середине 1990 г. группы специалистов по астронавтике и роботизации НАСА современный проект ООКС "Свобода* при его реализации в первые 35 лет эксплуатации потребует ежегодно 3276 ч работ в открытом космосе или более 5 выходов 2 астронавтов каждую неделю. Это много выше предусмотренных планом 500 ч. Для сборки ООКС потребуется 6267 ч работ в открытом космосе. Группа обратила внимание руководства НАСА на необходимость 9-2 67
разработки новых типов скафандров дпя устранения необходимости длительной гипербарической подготовки астронавтов перед выходом в космос. Другая группа специалистов из космического центра им. Джонсона дала > 100 рекомендаций, направленных на снижение потребности в работах в открытом космосе. Бывший астронавт сенатор Г. Шмитт высказался ,за изменение принципа сборки ООКС, т.е. за пересмотр проекта. Для выхода в открытый космос астронавтов и транспортировки оборудования, напр., орбитапьно-заменяемых модулей, из герметизированного модуля или обратно в конструкции ООКС предусмотрен шлюзовой отсек, пристыкованный к одному из переходных отсеков. После анализа различных вариантов фирмой McDonnell Douglas Space Systems была принята конструктивная схема в виде двух последовательных цилиндрических камер. Примыкающая к переходному отсеку камера диаметром 37 6,7 см и длиной 277,2 см служит для хранения скафандров, экипировки астронавтов и размещения блоков управления. Вторая камера, называемая также уравнительной камерой или камерой дпя астронавтов, диаметром 190,5 ем и длиной 249,7 см служит для выхода и входа астронавтов, а также для проведения гипербарической подготовки. Лгоки difгерметичными крышками расположены между переходным отсеком и камерой экипировки, между камерой экипировки и уравнительной камерой и между уравнительной камерой и открытым космосом. В камере экипировки хранятся 3 скафандра с ранцевыми двигательными установками и автономными системами обеспечения жизнедеятельности (СОЖ), устройство для облегчения надевания и снятия скафандра и комплект блоков обеспечения работоспособности и контроля параметров систем скафандра SPCU (КБОР). С помощью КБОР осуществляется техническое обслуживание скафандра до, во время и после работы в открытом космосе. В КБОР входят блок регулирования и распределения кислорода (БРРК) блок регулирования и распределения воды (БРРВ), блок питания, блок осушки скафандров и т.п. БРРК используется дпя редуцирования давления кислорода с 24,5 МПа до 6,3 МПа. Кислород с таким давлением поступает в баллоны СОЖ скафандра. Кислород идет также дпя продувки и очистки внутренней полости скафанйра от азота, проведения гипербарической подготовки и в аварийном случае - для поднаддува шлема через внешнюю колодку разъемов. Колодки разъемов КБОР расположены в камере экипировки, уравнительной камере и на внешней поверхности шлюзового отсека. 68 .
Каждая к on одна имеет штуцеры ипи клеммы дпя соединения пиний подачи и сброса охлаждающей воды, подачи кислорода под давлением 6,3 МПа, подачи электрической энергии, телефонной связи и т.п. БРРВ, применяемый для поддержания постоянной температуры внутри скафандра, обеспечивает выход на теплообменник, связывающий контур охлаждающей воды скафандра с контуром охлаждающей воды внутренней системы терморегулирования ООКС, температура в котором поддерживается на уровне 1,67°С. Блок питания связан с бортовой сетью ООКС и шлюзового отсека с напряжением 120 В постоянного тока. В блоке осуществляется преобразование тока бортовой сети в постоянный ток с напряжением 18,5 В, который используется для подзарядки батарей скафандра и батарей электроинструментов, используемых при работах в открытом космосе. Система снижения давления и наддува имеет свои щитки управления в уравнительной камере, камере экипировки, на внешней стороне шлюзового отсека и в переходном отсеке ООКС. Система содержит агрегат шлюзового откачного насоса, блоки клапанов и т.п. В агрегат шлюзового откачного насоса газа из уравнительной камеры в камеру экипировки входят 2 двухступенчатых осевых насоса с холодильниками на выходе, бесколлекторные электродвигатели постоянного тока с регулируемым числом оборотов, клапаны и числовой программный блок. В конструкции применяются подшипники с воздушными подвесами, которые не вносят загрязняющих примесей в атмосферу камер шлюза. Для выравнивания давлений между камерами номинально будет применяться один из двух клапанов. Тогда выравнивание давлений будет происходить со скоростью 0,0035 МПа/с. В аварийных ситуациях может применяться второй клапан, так что скорость нарастания давления может достигнуть 0,007 МПа/с. Шлюзовой пульт и блок управления гипербарической подготовкой астронавтов HGPA располагаются в камере экипировки на стойках вблизи уравнительной камеры. В HGPCA входят арматура регулирования состава и давления газа гипербарической подготовки, 2 дисплея, панель с клавиатурой и панель предупредительных и аварийных сигналов. На дисплее с размером по диагонали 38 см высвечиваются данные о процессе гипербарической подготовки, медицинские показания, физиологические данные в реальном времени, параметры в урав- 69
нитепьной камере и предупредитепьные указания. Дисплей с размером по диагонапи 22,9 см служит для визуального наблюдения за состоянием астронавта, проходящего гипербарическую подготовку в уравнительной камере. Такая подготовка необходима для предупреждения возникновения кессонной болезни и воздушной эмболии. При гипербарической подготовке в уравнительной камере поддерживается давление 0,6 МПа. Содержание кислорода в атмосфере камеры регулируется от 5 до 20%. Дыхательный газ подается от HGPCA кк 3 медицинским дыхательным маскам в уравнительной камере. Подаваемая дыхательная смесь может содержать от 20 до 100% кислорода. В уравнительной камере объемом 7 м^ размещается блок регулирования температуры, влажности и уровня содержания углекислого газа в атмосфере камеры при гипербарической подготовке. Для терморегулирования предполагается использовать пластинчато-реберный теплообменник на отводимую тепловую мощность 6,73 кВт, соединенный с контуром охлаждающей воды ООКС, электронагреватель и вентилятор с регулируемой скоростью вращения. Для удаления углекислого газа и влаги будет применяться система из 2 насадок молекулярных сит. На внешней поверхности шлюзового отсевка будут размещены баллоны кислорода высокого давления, колодки разъемов для подключения систем скафандра, портативная система очистки, передвижная рабочая платформа и приспособления для перемещения и закрепления астронавтов на рабочем месте. Портативная система очистки включает ручной детектор загрязнений, устройство для удаления загрязнений и опорную конструкцию для удержания инструментов и астронавта. Детектор на основе масспектрометра предназначен для обнаружения пятен токсичных горючих, окислителей, хладоагентов и т.п., с которыми астронавты могут иметь контакт при обслуживании агрегатов. Устройство для удаления загрязнений содержит сборку из ИК-ламп для нагрева загрязненного места и испарения загрязняющих веществ. Передвижная рабочая платформа с фиксаторами для ног и ограничителями перемещений имеет гнезда для закрепления инструментов и орбитапьно-заменяемых модулей. Платформа оснащена захватами для закрепления на телеуправляемом манипуляторе ООКС. В контейнерах с инструментами и приспособлениями, расположенных снаружи по сторонам камеры экипировки, будут 70
находиться свыше 100 наименований вспомогательных средств, в т.ч. переносные фонари, фапы, разъемы, резаки для труб и кабелей и т.п. Шлюзовой отсек оборудован системой обнаружения и тушения загораний, которая является частью аналогичной общей системы ООКС. Для обнаружения загораний используются дымовые и тепловые датчики, а также детекторы пламени. Для гашения предусмотрено применение углекислого газа, подача которого будет осуществляться по трубам с общей баллонной станции. В каждой камере шлюзового отсека будут находиться переносные огнетушители. Применительно к перспективным полетам фирмой Lockheed Engineering and Sciences проводится оценка параметров и размеров скафандра и его СОЖ. Для этой цели быпа разработана программа LSOPP -2 для компьютера VAX 8830, которая позволяет определить выходные характеристики контуров вентиляции и охлаждения. Как считают создатели1 программы, она дает пользователям большие возможности по назначению характеристик физиологической деятельности, режимов работы, условий внешней среды (низкая околоземная орбита, поверхность Луны, поверхность Марса), параметров вентиляционного контура (давление в скафандре, парциальные давления компонентов, средняя утечка газа из скафандра и т.п.), параметров водяного контура, особенностей типов скафандров, применяемых на МВКА ("Марк-3" разработки космического центра им. Джонсона, АХ-5 разработки научно-исследовательского центра им. Эймса и т.п.). При расчете стационарного теплового режима скафандра предполагалось, что нижнее белье астронавта, снабженное жидкостным охлаждением поддерживается при постоянной температуре, Оно отделено от внутренней стенки скафандра вентилируемой газовой прослойкой, температура в которой также постоянна. Равновесная температура внешней поверхности скафандра определяется как тепловыми потоками, поступающими к ней изнутри, так и поглощенным внешним излучением, напр, солнечным. Анапогичная программа быпа разработана отделением Hamil— tan Standard фирмы United Technologies. Особенностями предлагаемого технического решения конструкции перс- 71
пвктивного скафандра явпяются термоэлектрический конденсационный теплообменник, регенеративный теппопогпотитепь, поглотитель углекислого газа и влаги с применением оксидов металлов, минимальное время подготовки к работам в открытом космосе за счет повышенного давления в скафандре. Расчеты по предложенной модели показали, что процесс снижения давления в уравнительной камере до равного давлению в окру- яоающей среде может быть осуществлен за 1200 с. При этом внутри скафандра устанавливается давление 0,0644 МПа. Программа позволяет рассчитьгоать переходные процессы в СОЖ скафандра. В.А. Карелин "Aviation Week and Space Technology", 1Э90, 135, N5,25,28 "SAE Technical Paper 'Series", 1989, N" 89,1501; 1990 N 901264» N 901321, N 901396 24. Проблемы разработки и совершенствования тренажеров для подготовки космонавтов НАСА США в 1990-х гг. В докладе Брауна, Хаджара и Старка из корпорации MITRE (г. Хьюстон, шт, Техас), на.Конференции и выставке технологий моделирования попета AIAA 17 - 19 сентября 1990 г. в г. Дайтон (шт. Огайо) излагаются особо трудные проблемы обеспечения подготовки космонавтов и наземного персонала с применением тренажеров и моделирующих установок в связи с постоянными изменениями программ и сценариев пилотируемых космических полетов, осуществляемых на МВКА "Спейс Шаттл", а также планируемых в перспективе по планам развития кос*. мической программы НАСА, которые предусматривают строительство, попеты и обслуживание ООКС 'Свобода", а в дальнейшем попеты на Луну и Марс. Современный тренажер - Установка для подготовки к полету на МВКА "Спейс Шаттл" - SMTF (Shuttle Mission Training Facility) в НИЦ им. Джонсона (г. Хьюстон > шт. Техас) в первоначальном варианте НАСА начало использовать с 1978 г. в период подготовки первого полета МВКА - задолго до его осуществления. Основу этого тренажера составляют две моделирующие установки - одна на фикси- 72
рованной, другая на подвижной базах и Моде пирую тую установку наведения и навигации - GNS (Guidance and Navigation 'Simulator^ Моделирующая установка на фиксированной базе имеет гпавным назначением тренировку космонавтов в операциях с ПН и маневрированием ОС на орбите. Моделирующая: установка на подвижной базе используется для тренировок в выполнении операций подъема ОС шаттла, схода с орбиты и входа в плотные слои атмосферы» Связи ОС с землей моделируются входящей в состав МТГ Системой моделирования сети связи - NSS (Network Simulation System )• Э?а последняя, моделируя действующую спутниковую систему слежения и передачи данных связывает SMTF с Центром управления полетом - ЦУП (МСС-Mission Control Center)/TaKHM образом, контролеры в ЦУП'е на Земле с самого начала тренируются по сценариям предстоящей миссии в процессе "интегрального моделирования" вместе с летным экипажем. Более того, данные от моделируемых ПН могут направляться из ЦУП'а в центры управления операциями с ПН, расположенные в удаленных пунктах различных НИЦ НАСА. Эти. операции т.н. "совместного интегрального моделирования" обеспечивают подготовку команд всего наземного и летного персонала, связанного с предстоящей миссией. Уже в 1986 г., когда начали возникать проблемы недостатка рабочей емкости и надежности SMTF, были начаты продолжающиеся с- тех пор непрерывно работы по совершенствованию системы моделирующих устройств и тренажера для МВКА "Спейс Шаттл". Эти работы относят к двум основным группам проблем - ближнесрочным и дальнесрочным. Ближнесрочные проблемы охватывают трудности, требующие совершенствования тренажера МВКА "Спейс Шаттл" в трех областях: 1) поддержка увеличивающейся интенсивности полетов МВКА путем увеличения сложности комплексирования полетов; 2) замена устаревающего оборудования тренажера с обеспечением минимального воздействия соответствующих работ на процесс подготовки экипажа; 3) включение текущих модификаций ОС в техническую оснастку и программное обеспечение моделей, используемых в тренажере. С самого начала эксплуатации тренажера SMTF в 1978 г, постоянно росло потребное время тренировок на ней. В конце 1990 г. планировалось использовать тренажер 24 ч ежедневно в течение всех 7 суток недели. Из этого планового времени 10-1 73
60% предназначалось дпя тренировок космонавтов, а остальное - на работы по развитию установки и обеспечению ее функционирования. Однако в связи с планируемым дальнейшим ростом интенсивности полетов шаттла потребуется еще большее увеличение расхода рабочего времени на тренировки. Так, если в 1989 г, было осуществлено 4 полета, то план 1990 г, включает 8, а план 1992 г. - 12 полетов, что вплотную подходит к операционным пределам установки. Ясно, что увеличение объема и интенсивности тренировок должно сопровождаться значительным усилением активности в других, отличных от тренировок областях применения установки. К их числу относятся: поддержка реконфигурации приборного обеспечения, интеграция моделирующих устройств и их испытания, вспомогательная техника, системное обслуживание и операции. Наибольшую долю остающегося от тренировок рабочего времени занимает реконфигурация приборного обеспечения, которая включает замену специальных моделей приборного обеспечения в дополнение к поддержке уникальных ПН и ассоциированных процедур дпя каждого попета. В настоящее время реконфигурация требует более 500- часового моделирования сверх времени, необходимого для обеспечения 30-недепьной продолжительности одной миссии. Ставится задача так рационализировать процесс, использующий прогрессивные технические приборные методы и устройства, чтобы уменьшить время на реконфигурацию до 200 ч и менее. Удовлетворить требования увеличения времени на тренировки экипажа и реконфигурацию приборного обеспечения достаточно трудно в стабильной обстановке, а в SMTF еще труднее в связи с тем, что она находится в средней стадии 4-сту- пенчатого процесса усовершенствования, три из которых связаны с указанными выше тремя областями (ступенями) обеспечения потребностей совершенствования и текущих изменений в оборудовании и программах полетов МВКА, а 4-я ступень обусловлена объявленными президентом США Дж. Бушем тремя новыми видами пилотируемых программ: ООКС "Свобода*, лунная база и полет к Марсу. 74
Эта последняя ступень совершенствования предполагает создание нового тренажера дпя команд ООКС - SSTF (Space Station Training FacfUty )• Подобно тренажеру aiTF, связанному*с ЦУП шаттпа (МСС), дпя обеспечения интеграпь- ных тренировок сеть "моделирующих установок будет связывать SSTF с ЦУП ООКС (SSCC-Space Station Control Center)» В конце 1990 г. тренажер SSTF находился в стадии планирования и проектирования. Концепция относящейся к нему операционной документации была опубликована НАСА в 1987 г. Разработаны и уточняются требования к ней, а в 1989 г» были выбраны подрядные организации и проведено предварительное рассмотрение проекта; Усовершенствования тренажера для МВКА^ относящиеся ко 2-й области (ступени), включают замену визуальной системы, голосовой системы и компьютеров поддержки Системы моделирования сети связи (№SS)# Третья ступень совершенствования тренажера дпя МВКА состоит в доведении разработки и испытаний Моделирующей установки наведения и навигации (GNS) до тренировочных стандартов. Тренажер по-прежнему будет использоваться как при тренировках космонавтов и осуществлении операций, так и для испытаний, связанных с усовершенствованиями. При этом, ввиду недостаточности одной тренировочной базы для поддержки текущей рабочей нагрузки, 3-ю ступень совершенствования планируется завершить до того, как будут исчерпаны возможности, даваемые усовершенствованиями 2-й ступени. Необходимость проведения 3-й ступени усовершенствования тренажера обусловлена спецификой МВКА *Спейс Шаттл'' , отличающей его от серийного самолета и отражающейся в моделировании. Если тренажер дпя серийного самопета проектируется с использованием фактических характеристик самопета, полученных при летных испытаниях, и с самого начала представляет зрелую конструкцию, не требующую больших модификаций, то моделирующие устройства шаттла были разработаны до его первого" полета, когда еще не располагали проверенными в полете характеристиками. По мере получения данных о летных характеристиках в различных условиях, приборное обеспечение моделирующих устройств модифицировалось с целью введения вновь получаемых знаний. Так, недавно была заменена модель основного ЖрД, так как полеты шаттла выявили неадекватность первоначально при- 10-2 75
нятой модели. Кроме того, в каждую ОС поспе ее постройки продолжают вноситься различные изменения, что должно соответственно отражаться в моделирующих устройствах. Изменения вносятся не во все ОС одновременно, ввиду чего неизбежны многовариантность моделирующих устройств тренажера и тщательный контроль его конфигурации. Все эти трудности, особенно связанные с непрерывной эволюцией ОС, постоянно сопровождали и будут сопровождать работы с тренажером МВКА. Дапьнесрочные проблемы, которые остро станут перед специалистами по моделированию НИЦ Джонсона, подразделяют на 3 большие проблемные области: 1) моделирование сложных сценариев с использованием нескольких моделирующих устройств в различных установках; 2) повышение надежности; 3) увеличение производительности и операционной эффективности. В 1990-х гг. тренажер шаттла SMTF должен будет удовлетворять серии новых требований, обусловленных его участием в других программах - таких как ООКС "Свобода* и новая космическая инициатива (SEI), • объявленная президентом СШАДж. Бушем в 1989 г. Миссии шаттла по обеспечению ООКС вызовут необходимость внесения изменений в 0Cf а следовательно, и в моде- пируюшие устройства. В ранних полетах к оконечности "руки" манипулятора шаттла будет присоединяться робот, получивший наименование - Теперобот обслуживания в полете (Flight Telerobotic Servicer ), которым будут управлять через контроллеры, размещенные сзади на летной палубе шаттла. В конце 1990 г. НАСА рассматривало альтернативные пути реализации этого требования в тренажере шаттла. Простая установка новых контроллеров на фиксированном основании станции управления в кабине экипажа сопря-* жена с трудностями ввиду того, что экипажи, проходящие^ подготовку к другим миссиям, не связанным с ООКС "Свобода", также будут использовать эту станцию и могут оказаться не в состоянии работать со всем установленным в ней оборудованием. Отключение оборудования между курсами тренировок - подход неприемлемый вследствие связанных с этим потерь располагаемого времени на тренировки. Трудности разработки тренажера для экипажей ООКС (SSTF) обусловлены серьезными различиями между программой ООКС "Свобода" и прежними космическими программами. Помимо того, что сама ООКС "Съобода" более сложна, она 76
будет функционировать дпитепьное время и каждые 3 месяца комплектоваться новыми сменными экипажами на орбите. Управление ею будет осуществляться широко разнесенной по станции компьютерной системой, для нее характерны высокий уровень автоматизации и роботизации. Прежние миссии в космосе имели сравнительно небольшую продолжительность с большими промежутками между миссиями и фундаментапьно централизованную обработку пол/чаемых данных. Все эти различия определяют гораздо большую сложность установок для подготовки членов экипажа и наземного персонала, чем когда либо раньше. Одна из серьезных трудностей выражается в необходимости для SSTF множества моделирующих установок, включая: 1) Систему тренажеров для модулей - MST (Module Systems Trainers),. которые будут использоваться для тренировок космонавтов в операциях, выполняемых в модулях станции; 2) Систему тренажеров для отсеков - NST (Node Systems Trainers), • которые будут использоваться аналогично, но применительно к операциям в отсеках; 3) Тренажер операций сближения станции - SPOT (Station Proximity Operation Trainer), который будет использоваться для тренировок космонавтов в операциях, выполняемых в куполах станции, включая операции сближения, встречи, до- кования и укладки. Так как космонавты на борту ООКС "Свобода" будут выполнять все операции на рабочих станциях, именуемых Консолями многоцелевых приложений - МРАС (Multi-Purpose Applications Consoles ), все указанные виды тренажеров будут содержать функционально идентичные консоли МРАС. Так как моделирующие установки ООКС будут способны работать в различных режимах, существующие моделирующие установки МВКА "Спейс Шаттл" должны быть модифицированы, чтобы функционировать совместно с этими новыми установками. Тренировочные курсы будут включать широкий диапазон форм - от курсов индивидуального обучения космонавтов до интегральных курсов, включающих использование моделирующих устройств тренажеров МВКА и ООКС ( SMTF и SSTF >. ЦУП шаттла и ООКС, а также установок, расположенных в других НИЦ НАСА и на других территориях НИЦ США и международных партнеров НАСА. В период 1987-1990 гг. НАСА выпущена серия руководящих документов, регламентирующих порядок взаимодействия при проведении тренировочных курсов по сценариям различной 77
сложности, которые в докладе иллюстрируются тремя примерами, охватывающими совместное использование сетей тренажеров и моделирующих устройств МВКА, ООКС, интегральных сетей связи, информационных систем и других средств в разнообразной комплектации, расположенных как на борту КА, так и в различных НИЦ НАСА и их международных партнеров. Приведенные примеры показывают необходимость интеграции в 1990-х гг. моделирующих устройств МВКА в сеть устройств тренажера СОКС "Свобода*' (SSTF). Рассматриваются проблемы интеграции в единую сеть моделирующих устройств различной точности и темпа передачи данных, разрабатывавшихся в разное время и по различным методикам. Предметом первостепенной важности для специалистов НИЦ Джонсона является повышение надежности тренажера МВКА (SMTF), также как проектирование и использование тренажера ООКС (SSTF)* Предполагается провести тщательный анализ компонентов моделирующих устройств в отношении их сложности и вероятности отказа. Анализ будет охватывать базовую конструкцию, приборное обеспечение и человеческие факторы. Он должен выявить слабые области, где конструкция и функционирование могут быть улучшены путем исключения, устранения отказов и повышения стойкости к отказам. Тренажер МВКА отличает трудоемкость как в разработке, так и в повседневном функционировании. Чтобы уложить тренировки в располагаемые бюджеты, необходимо улучшить эффективность не только конфигурации, но также использовать дополнительный подход улучшения операционной эффективности, состоящий во введении подсистем контроля состояния в масштаба установки и подсистемы управления. Подсистема состояния установки и управления обеспечит подачу сигналов тревоги для предупреждения операционного персонала об условиях, которые воздействуют на нужную операцию системы. Она будет также идентифицировать неправильно функционирующую подсистему, расположение, серьезность и природу проблем, чтобы способствовать правильному действию. НАСА разрабатывает концептуальный системный документ "Среда математической поддержки' /Software Support Environment), представляющий собой собрание правил, оборудования и процедур, характеризующих положение в приборной технике. Этот документ должен обеспечить далеко идущие цели увеличения производительности программного обеспечения тренажера ООКС ( SSTF), предоставив для него общую методо- 78
погию и комплектацию оборудования, а также возможность повторного использования приборных моделей, разработанных другими элементами программы ООКС "Свобода*. Б.А. Булатников "AIAA Paper", L990, N9 325, 1-7 25. Система охраны здоровья и медицинского обеспечения экипажа ООКС "Свобода" рассчитана на ресурс непрерывного орбитального полета 30 лет при обеспечении на протяжении всего этого времени сменяемых экипажей и их деятельности в зависящей от этого среде обитания. Приспособление экипажей к неблагоприятным условиям космоса с его микрогравитацией, радиационным облучением, необходимостью физиологической адаптации и замкнутой средой обитания будет нелегкой задачей. Постоянное проживание людей на ООКС, периодическая смена экипажей, длительность миссии, докование ОС и доснаб- жение с нее, биологическое экспериментирование будут вводить микроорганизмы^их миграцию и отбор. Бортовое оборудование уже теперь ограничено требованиями малого потребления энергии, величины массы, компактности или минимальным объемом, а также способностью противостоять изменения^ давления. Сложные системы, предназначенные для сущесйгйеннЬ автоматизированного функционирования в условиях невесомости могут деградировать или выходить из строя, если вредные условия не будут выявлены и скорректированы. Недопущение загрязнения ООКС органическими, или неорганическими веществами потребует постоянного наблюдения и сложных систем поддержания качества замкнутости среды обитания. В замкнутой среде ООКС "Свобода" микроорганизмы будут, по-видимому, разрастаться пока не будут учреждены жесткие процедуры наблюдения и дезинфекции. Система охраны здоровья и медицинского обеспечения эки^ пажа CHeCS (Crew Health Care System ), институированная на ООКС "Свобода", включает 3 интегрированные в нее сложные подсистемы: Систему здоровой окружающей среды - EHS (Environmental Health System ), Установку поддержания здоровья - HMF (Health Maintenance Facility ) и Установку тренировочных контрмер - ECF (Exercise Coun— termeasure Facility ). Эти системы ответственны за 79
поддержание здоровья экипажа, обеспечивая возможности управления средой и ее оценки в орбитальном полете, медицинскую лечебную помощь и противодействие скепетномускупьной и сердечнососудистой дезадаптации. В каждой системе предусмотрено оборудование и необходимое снабжение для выполнения специфических требований к ней. CHeCs обеспечивает обширную программу наблюдения за здоровьем при таких длительных космических миссиях, как на ООКС. Уникальные характеристики ООКС представят потенциально более сложные проблемы внутренних загрязнений, чем встречавшиеся в предыдущих космических миссиях. Рециркуляция воздуха и воды, длительность выполнения своих обязанностей экипажем в полете и 30-летний операционный ресурс КА связаны с дополнительным риском внутренних загрязнений и повышенной вероятностью неблагоприятных эффектов для здоровья экипажа в сравнении с теми, которые они испытывают в миссиях меньшей продолжительности. Если уровни загрязнения превысят максимально допустимые пределы, установленные для воды и воздуха, для тревожного предупреждения членов экипажа необходимы чувствительные и эффективные методы детектирования. Система здоровой окружающей среды - EHS, разрабатываемая для ООКС, должна удовлетворять всем этим уникальным требованиям. Эта система является ключевой и наиболее сложной интегральной частью Системы охраны здоровья и медицинского обеспечения экипажа. Она в свою очередь состоит из 6 интегрированных подсистем : микробиологии, токсикологии, качества воды, радиологического обеспечения здоровья, виброакустики и баротермальной физиологии. Система выполняет 4 функции первостепенного значения. Это - планирование окружающей среды, управление окружающей средой, оценка состояния окружающей среды и операционная поддержка. Планирование окружающей среды связано с определением приемлемых пределов и требований к управлению потенциально возможными загрязнениями воздуха, воды и внутренних поверхностей ООКС, Максимально допустимые уровни загрязнений устанавливаются для каждой дисциплины в Программе обеспечения здоровой окружающей среды. Система EHS обеспечивает все виды базового оборудования и снабжения для проведения в полете микробиологических, токсикологических, виброакустических и радиологических дозиметрических оценок внутренней среды ООКС. Должны быть предусмотрены 80
на ООКС также внешние средства управления радиационной средой» Генерируемая системой в попете информация будет использоваться экспертами на Земпе дпя проведения оценок добротности среды в помещениях станции, установления корреляции между здоровьем экипажа и окружающей средой, а также помощи управляющим полетами в принятии оперативных решений в номинальных и непредвиденных ситуациях. В совместном докладе Ричарда F.E. из фирмы Krug Life Sciences и Руссо D. из НИЦ Джонсона (НАСА) на 20-й Внутренней конференции по системам окружающей среды, состоявшейся 9-12 июля 1990 г. в Виллиамсбурге (шт» Вирджиния) основное внимание фокусируется на наиболее общих проблемах функционирования, требований к оборудованию Системы здоровой окружающей среды, состоянии разработки системы в целом и ее 6-ти подсистем, в состав которых входят не только стационарно установленные на борту ООКС автоматические средства, но также портативные переносные детектирующие устройства, телеметрические устройства, обеспечивающие передачу информации для анализа в наземных лабораториях. Этот общий обзорный доклад (базируется на результатах, опубликованных в 9 трудах и офшшапь- нык документах 1989-1990-х vv.) конкретизируется применительно к отдельным аспектам обеспечения здоровья экипажа и среды обитания ООКС в серии других докладов на той же конференции. Микробиологические установки на борту ООКС "Свобода* - тема доклада другой группы ученых из тех же организаций. Эти установки входят в состав микробиологической подсистемы Системы здоровой окружающей среды (EHS), обеспечивая ее средствами идентификации и регулирования микробных нагрузок в воздухе, воде и внутренних поверхностях ООКС. Подсистема способна также устанавливать этиологию и выбирать надлежащие меры лечения в случае заболевания члена экипажа инфекционной болезнью в полете. Конкретизируя изложенные выше положения о функциях и составе систем и подсистем общей системы охраны здоровья и медицинского обеспечения (CHeCS), < включая интегрированную в нее EHS, авторы сосредотачиваются на одной из 6-ти подсистем последней - микробиологической. Функционируя во взаимодействии с Установкой поддержания здоровья ( HMF), микробиологическая подсистема выполняет функции детектирования, сбора и идентификации микроорганизмов в биоизолированных установках ана- 11-1. 81
пиза чувствительности отобранных проб воздуха, воды и поверхностей к антибиотикам. Биоизопяция снижает вероятность перекрестного загрязнения экипажа и биопогических проб. В разработке находится Кабинет микробиологической безопасности, удовлетворяющий требованиям 2-го класса безопасности по классификации Национального фонда санитарной профилактики. Все оборудование и приборы кабинета (автоматизированная микробиологическая система 2, три инкубационные камеры, заборник проб зараженного микробами воздуха, прибор обработки грибковых спор, аппарат окраски образцов, микроскоп) функционируют в условиях полной биоизопяции от экипажа и среды обитания, что обеспечивает безопасные условия проживания и функционирования экипажа ООКС на протяжении длительного периода. Контроль качества воздуха. Специальный доклад группы европейских ученых посвящен перспективной экологической концепции контроля качества воздуха, которая базируется на применении биологических воздушных фильтров - BAF (Biological Air Filter )• Ученые исходят из того, что большинство загрязнений как химических, так и микробиологических имеют непосредственным источником сам экипаж, но кроме того действуют также'вторичные загрязнители из различных компонентов СЖО (газовыделения различных материалов, протечки газов). В Европе до принятия программ "Колумб^ й Термес" не было существенных технологических разработок в области Управляемых ' экологических СЖО (ECLSS). В рамках этих программ, а также европейских проектов более отдаленной перспективы предлагается в качестве ведущей концепция контроля степени загрязнения, базирующаяся на комбинации фильтров частиц, катализаторов окисления, использующих кислород воздуха, адсорбирующих и химических сорбирующих фипьтров. Однако высокоэффективная очистка при этом требует высокотемпературных катализаторов, что дает повод опасаться отравлений» требует применения защиты эффективных адсорбирующих и химических сорбирующих фильтров, чтобы ^предотвратить образование и выброс в среду вредных субпродуктов фтора и брома. Известный опыт в этом отношении был получен на ранних стадиях разработки подводных лодок. Такие защитные средства необходимо периодически заменять, что связано с доснабже,нием КА с Земли. От этого недостатка предлагается избавиться с помощью замены физико-химических фильтров самовосстанавливаю щи ми- 82
ся биологическими. Предложенные конструкции биологических фипьтров обеспечивают поддержание качества окружающей среды. В докладе излагаются основные требования к ним, принципы конструкции и функционирования, характеристики эффективности нейтрализации или устранения множества загрязнителей различной природы (приводятся таблицы загрязнителей, подразделенные на 12 классов) с использованием микроорганизмов. В докладе обобщается серия трудов в этой области (11 источников, опубликованных в период 1957-1989 гг.') В природе микроорганизмы являются главным фактором, обеспечивающим круговорот биомасс в экосистемах. Обладая структурной простотой при физиологической динамичности, микробы являются фактически составной частью земной среды. Их уникальная способность быстрой адаптации к изменениям среды воздействует на человека множеством способов. Лишь относительно небольшое количество микроорганизмов вызывают серьезные болезни людей, однако перечень потенциальных патогенов становится почти бесконечным, если экспонируемая популяция иммунологически рискованна. Точно также безгранично число видов низших грибков, вызывающих аллергическую ответную реакцию хозяев биологического организма. Более того, известно, что большое число микробов образуют колонии и разрушают широкий спектр естественных и искусственных материалов, которые могут использоваться в конструкции КА# Многие микробы производят выделяемые в среду окружения побочные продукты процессов биодеградации. Поэтому качественный и количественный анализ микробов, присутствующих в среде КА, осуществляющего космическую миссию большой продолжительности, приобретает первостепенное значение. Для понимания важности этого может быть приведен факт, что только через кожу, кашель и чихание каждый здоровый взрослый человек выделяет в близкую ему среду ежедневно «. 2,8х 10^ микробных клеток. ООКС "Свобода" будет иметь замкнутую экологическую СЖО. Постоянное обитание, периодическая смена экипажей, докование КА доснабжения, биологические эксперименты, а также наличие на борту растений и животных для экспериментов добавят свои доли в микробную нагрузку окружающей среды. Селекция в этой среде микроорганизмов и их метаболическая активность могут неблагоприятно воздействовать на здоровье космонавтов и жизненно важные компоненты КА. Ввиду ограниченной производительности системы контроля окружаю- 11-2 83
щей среды по удалению потенциально вредных микроорганизмов, императивом является регулярное управление количеством и типами микроорганизмов, находящихся в подсистемах среды обитания ООКС. Современные биотесты с использованием центрифуг, анализа проб воздуха и других методов оценки микробиологии поверхностей и воды показывают тенденцию роста микроорганизмов в различных питательных средах. Окончательные качественные и количественные оценки эти методы позволяют сделать, когда колонии достигли полного развития, причем для специфической идентификации могут потребоваться несколько комплектов оболочек с субкультурами. Подобная система анализа вполне пригодна, если анализ выполняется опытными микробиологами на Земле, но на борту ООКС эта задача представляет существенную опасность. Дело в том, что воздух самого чистого помещения обычно содержит не менее пары сотен микробных ростков (спор, фрагментов мицелия конидий и т.п.) на 1 м^. При культивировании в обогащенных питательных средах каждая спора/клетка формирует колонию, которая по достижении зрелости производит несколько сотен миллионов микробных ростков. Незначительные ошибки в обращении с такими достигшими полной зрелости культурами, особенно с грибковыми нитями, могут привести к выбросу нескольких тысяч спор в окружающую среду. Кроме того, этот метод потребует постоянного снабжения большими количествами питательных сред и других припасов, что увеличит массу проблем, связанных с управлением ПН и отходами. После использования и фиксирования результатов развившиеся в питательных средах, занимающих большую часть пространства бортовых инкубаторов, культуры должны быть разрушены в автоклавах либо гербишвд- ными растворами, после чего отправлены с ООКС на Землю для захоронения. Авторами предлагается использовать в системе EHS ООКС "Свобода" телемикологию (Telewycology)v где-*исключается необходимость выращивать колонии микробов Особенно грибковых) на борту станции и предполагается основную нагрузку переложить на наземные лаборатории, связанные с соответствующими системами и подсистемами ООКС каналами телеметрической и ТВ^-связи, которые позволяют выполнять опасные работы и работы, требующие высокой специальной подготовки, в наземных лабораториях работающими в них опытными учены- ми-микопогами, С ООКС эти ученые будут регулярно получать 84
телеметрическую информацию и изображения попя зрения бортовых микроскопов при высокой разрешающей способности. Система тепемикопогии базируется на принципе наблюдения за следами микробных ростков, задерживаемых мембранным фильтром, обработке их реагентами, увеличивающими замет- ность микроорганизмов, и обследовании передаваемых по нисходящему телеканалу изображений поля зрения бортовых микроскопов в центральную наземную лабораторию, оборудованную синхронизированными системами телевидео, телероботов и банков изображений. Полагают, что концепция теле микологии будет необходима не только на ООКС "Свобода", но на любом обитаемом внеземном объекте, включая колонии на Марсе и Луне. Управление качеством воды в EHS ООКС уСвобода* имеет особое значение, так как в полностью инкапсулированной среде и воздух и вода будут восстанавливаться для повторного использования. Это требуем тщательной проверки на борту ООКС качества и адекватности воздуха и воды, обеспечивающих безопасность экипажа. Система регенерации воды разрабатывается под руководством НИЦ им. Маршалла (НАСА) как часть Управпяемой экологической СЖО и одна из подсистем Системы здоровья окружающей среды (EHS), которая в свою очередь интегрируется в более обширную Систему охраны здоровья и медицинского обеспечения экипажа (CEeCS), а последняя является частью комплекса ECLSS, - в разработке которого ответственность за испытания качества воды возложена на НИ1Д им. Маршалла. В сферу EHS вода включается после поступления ее в систему хранения и распределения. При этом Подсистема качества воды обеспечивает проверку соответствия установленным параметрам качества, где определены количественные величины допустимых концентраций 25 химических элементов и соединений отдельно для питьевой и для воды для гигиенических нужд. Доклад Винкла из фирмы Me Donnell Douglas Space Systems и Линдона из НИЦ им. Джонсона на упоминавшейся выше 20-й Внутренней конференции по системам окружающей среды содержит серию описаний и таблиц, определяющих состав, допустимую концентрацию элементов и веществ в воде, параметры проверки качества, принципы построения анализаторов и состояние их разработки. В заключение авторы приходят к выводу, что в большинстве компонентов подсистемы качества 85
воды, входящей в EHS, • применимы технические методы, ис- . пользуемые в стандартных пабораторных процедурах. Однако ис- попьзуемые в условиях нормальной гравитации коммерческие приборы нуждаются в некоторой модификации, чтобы можно было использовать их на борту ООКС. В первую очередь это необходимость замены всех функций, критичных к приборной аналитической процедуре, для надпежащего функционирования которой нужна гравитация. Большинство из этих зависящих от гравитации процедур связаны с глубокими взаимодействиями газ-жидкость, которые не могут быть разделены в условиях микрогравитации. Другие затруднения, ассоциирующиеся с модификацией этих уже имеющихся устройств, это уменьшение массы, мощности и объема. Необходим также анализ всех нужных химикалиев на потенциальную опасность для экипажа. Все эти факторы, также как человеческие факторы, выбор материалов, приборное обеспечение и смены набивки, должны быть учтены при переконструировании каждого отдельного прибора и субсистемы в целом. Б.А. Булатников "SAE Technical Paper Series",. 1989> N? 891535, 1-8; N? 891541, 1-7; № 891542, 1-5, N9 891548, 1-10; 1990, № 901260^ 1-5, № 901262, 1-4 26. Анализ причин дефекта в оптической аппаратуре телескопа В ноябре 1990 г. был опубликован докпад специальной комиссии НАСА во главе с директором Лаборатории реактивного движения (JPL) Лью Алпеном, которой было поручено выяснить причины возникновения серьезного дефекта в первичном зеркале Космического телескопа *Хаббпа* (HTST )• Члены комиссии пришли к заключению, что сферическая абберрация первичного зеркала появилась вследствие неправильной формы зеркала из-за неточных .измерений в процессе его изготовления. Комиссия не пыталась выявить конкретного виновника появления этого дефекта, но пришпа к выводу, что работы на заводе фирмы Perikin Elmer проводились "замкнутой группой" специалистов без привлечения кого-либо со стороны. Вследствие этого специалисты не обратили внимание на три признака, свидетельствовавших о неправильной форме зеркала. 86
Вышеуказанный вывод комиссии Агшена попучип широкую известность в американской прессе. Специальное расследование, проведенное редакцией журнала ^Aerospace America'* путем интервью с десятком специалистов фирмы Perkin Elmer и НАСА, показало, что главной причиной появления дефекта является политика НАСА по исключению перекрестных проверок как "ненужных". Согласно утверждению специалиста НАСА Дэна Джонстона, "Эта философия была таковой: если вы провели правильно измерение один раз, то нет необходимости проводить его во второй раз". Политика систематического исключения всех повторных проверок зеркала определялась высшим руководством . НАСА, стремившегося в максимально возможной степени сократить затраты времени и средств на проект телескопа HST, • чтобы как можно больше средств направить на проект МВКА "Спейс Шаттл". Многократные предложения о проведении повторных испытаний, которые позволили бы выявить дефект, отклонялись руководством. Политика исключения перекрестных проверок не позволяла обнаружить дефект, допущенный в процессе изготовления зеркала. Три признака, свидетельствовавших о неисправности зеркала, не были секретом. Предложения специалистов, полировавших зеркало, о проведении повторных проверок были отклонены. Стремление осуществить проект при наименьших затратах времени и средств усугубилось неправильной организацией работ. Ни один из специалистов НАСА или других организаций не нес персональной ответственности за изготовление зеркал для телескопа. В то время как разработка и изготовление пяти научных приборов дпя телескопа проводипась под руководством ведущих специалистов PI(Principal Investigators)» Эти специалисты были сотрудниками университетов, не связанных организационной зависимостью от руководства НАСА и стойко защищавших свои проекты от политики НАСА по экономии средств. Вскрытие дефекта на телескопе HST имеет важное значение не только потому, что телескоп являлся важным научным проектом, но и потому, что он стал дпя американской общественности символом недостатков в рабрте НАСА, в американской программе космических исследований и в проведении фундаментальных исследований вообще. Ученых и рядовых граждан удивляет, каким образом при изготовлении первичного зеркала была допущена ошибка в 30 раз превышающая до- 87
пуск на изготовление, которую можно было обнаружить простейшими методами, и почему этот дефект не бып вскрыт, хотя по данным двух измерительных приборов в зеркале имеется серьезная ошибка. Началом зарождения проекта телескопа HST можно считать 1946 г., когда астроном из Принстонского университета Лайман Спитдер выдвинул идею о создании крупного телескопа на околоземной орбите. В 1972 г. НАСА предложило конгрессу США проект Крупного космического телескопа (LST) с зеркалом диаметром 3 м, что было намного больше, чем телескоп с зеркалом диаметром 96,5 см, установленный на борту Астрономической орбитальной обсерватории (ОАО), который был выведен на орбиту в 1972 г. В 1972 г. близился к завершению проект "Аполлон" и НАСА стремилось добиться у конгресса одобрения проекта разработки iMBKA "Спейс Шаттл". Чтобы получить средства на осуществление других научных проектов, руководство НАСА стремилось занижать проектную стоимость. Оно оценило проект телескопа LST в 300 млн. долл., что исключало возможность изготовления прототипа телескопа для проведения наземных испытаний. В 1975 г. для дальнейшего снижения затрат на телескоп было решено уменьшить диаметр первичного зеркала с 3,0 до 2,4 м. В 1977 г, в качестве головного разработчика телескопа, HST была выбрана фирма Perkin Elmer, которая обещала выполнить технические требования НАСА без изготовления прототипа. Трудность изготовления зеркала заключалась в том, что оно должно было иметь не традиционную сферическую форму, а форму гиперболоида. При такой форме зеркала нельзя было применить интерферометрический метод проверки точности формы зеркала, а использовать специальный "корректор нуля". Корректор нуля должен был иметь такую же точность, что и проверяемое им зеркало. Поскольку фирме Perkin Elmer на изготовление всей оптической системы,телескопа HST было выделено всего лишь 70 млн» долл., она не предусмотрела проведение перекрестных проверок зеркала. На получение заказа на изготовление зеркал для телескопа HST претендовала также фирма Eastman Kodak, < которая предлагала применять обычную технологию полирования зеркал вместо предложенного фирмой Perkin Elmer метода контроля с помощью компьютеров. Фирма Eastman Kodak предлагала также проводить 88
проверку полностью собранного телескопа с помощью дополнительного плоского зеркала диаметром 2,4 м стоимостью 10 млн. допп. Ее общие затраты на изготовление телескопа должны были составить 100 млн# долл. Руководство НАСА выбрало в качестве изготовителя фирму Perkin Elmer, предложившую более быстрый и дешевый метод изготовления зеркал. Специалисты фирмы Perkin Elmer, которые не имели опыта в изготовлении таких крупных телескопов, были уверены в том, что они справятся с поставленной задачей с первого раза, без изготовления прототипа. Специалисты НАСА согласились с этим предложением фирмы. До начала полирования зеркала постудили предложения о проведении перекрестной проверки зеркала. Летом 1980 г. когда было начато поли- , рование зеркала, НАСА имело финансовые затруднения, так как затраты на программу МВКА "Спейс Шаттл" были на 1 млрд. долп. больше сметы. В этих условиях было принято решение об отказе от проведения дополнительных испытаний с целью экономии средств. При проведении измерений в процессе изготовления зеркала из-за попадания частички краски один из важнейших размеров был определен с ошибкой 1,3 мм при расчетном допуске 10 мкм. В августе 1980 г. началось полирование зеркала, точность которого проверялась с помощью неточно изготовленного корректора RNC (ReflectiVa Null Corrector - отражательный корректор нуля). Процесс полирования проходил под нажимом НАСА, требовавшим ускорения этой работы. Предложение о проверке испытательного стенда фирмы Perkin Elmer с помощью зеркала изготовленного фирмой Kodak было отвергнуто, так на это требовалось несколько месяцев. НАСА отдало предпочтение дефектному зеркалу фирмы Perkin Elmer,« а зеркало фирмы Kodak осталось неиспользованным. Редакция журнала ''Aerospace America1' пришла к заключению, что причины, приведшие к появлению дефекта в первичном зеркале телескопа HST, сводятся к следующему: НАСА для одобрения проекта конгрессом стремится занижать сметную стоимость, а после его одобрения для выполнения установленных сроков и затрат идет на неоправданный риск. Такая практика явилась причиной катастрофы МВКА с орбитальной ступенью " Чеппе нд же р" и может привести к новой катастрофе. Б. И. Ермишкин "AProspace America", L99 1, 29, № 2, 18-24 U*J 89
27» Научный институт по космическому тепескопу уХаббп* Управление попетом Космического тепескопа ( HST ) осуществляется Научным институтом по космическому тепескопу (STSI)/ расположенном в студенческом городке Хоумвуд университета Джонса Гопкинса в Балтиморе. Суматоха, которая наблюдалась в работе института после обнаружения дефекта на борту тепескопа НБТ\Г • сменилась систематической работой по перестройке деятельности института. Несмотря на серьезный дефект в телескопе HST, он продолжает оставаться уникальным инструментом. Институт решил сосредоточить основные усилия на более детальном изучении Солнечной системы и нашей Галактики (Млечного пути). Институт создан в 1981 г. Численность его персонала составляет 350 человек, включая 90 астрономов. Институт финансируется НАС А, а управление его работой осуществляется Ассоциацией университетов по исследованиям в области астрономии, которая объединяет 20 университетов. Персонал института, состоящий из американских и западноевропейских ученых и возглавляемый Рикардо Джиакони, уже на протяжении 10 пет ведет разработку математического обеспечения, технологий эксплуатации тепескопа HST, подготовку планов работы тепескопа и научных исследований. Персонал института является связующим звеном между телескопом HST и астрономами, участвующими в проведении исследований. Всего в этих исследованиях участвует около 2 тыс. астрономов, объединенных в группы численностью не более 4—5 человек. После обнаружения дефекта первичного зеркала телескопа специалисты института установили, что на центральную часть изображения с поперечником 0,1 дуговой секунды приходится 20% светового потока. В самых совершенных наземных телескопах не удается получить центральное пятно с поперечником менее 0,5 дуговой секунды. Специалисты пришли к заключению, что можно обеспечить получение высокой разрешающей способности снимков, если устранить помехи в виде сетки паутины. Оказалось, что для этой цепи может быть использован метод компьютерной обработки снимков, разработанный в радиоастрономии. Телескоп HST при применении этого метода обработки позволяет вести наблюдения за яркими объектами с высокой контрастностью. Обработка информации, полученной с помощью тепескопа HST, позволила обнаружить в плотном созвездии "30 Дора- 90
дус" вблизи Большого магепланового облака галактику, являющуюся спутником Млечного пути, а также отдельные звезды, масса которых в 200 раз больше массы Солнца. Снимки Сатурна после компьютерной обработки имели разрешающую способность, близкую к теоретически достижимой величине 0,1 дуговой секунды, что значительно выше разрешающей способности снимков от наземных телескопов. В ноябре 1990 г. удалось зафиксировать процесс перемещения гигантского шторма на поверхности Сатурна. С помощью камеры для съемки слаборазличимых объектов (FOC) удалось измерить с высокой точностью орбиты Плутона и его спутника Шарона^их массы и плотность. Были засняты с высокой разрешающей способностью отдельные звезды нашей Галактики, например, звезда Акила, представляющая собой двойную систему и выбрасывающую в космос закрученный поток плазмы. В этих случаях фотографировались яркие высококонтрастные объекты и разрешающая способность снимков оказалась примерно в 10 раз выше, чем при съемках наземными телескопами. Ученые пришли к заключению, что следует отказаться от наблюдений за слабыми мало- контрастными объектами до тех пор пока при полете МВКА "Спейс Шаттл*' не удастся установить приборы с корректирующей оптикой. Дефект на борту телескопа HST заставил отказаться от фундаментальных космологических исследований сипьноудаленных галактик и переключиться на наблюдения за телами Солнечной системы и звездами в пределах нашей Галактики, Однако и при этих наблюдениях приходится увеличивать в три раза длительность экспозиции по сравнению с первоначальным планом наблюдений. Положение будет в некоторой степени улучшено в 1993 г., Koffla при полете МВКА "Спейс Шаттл * будет установлена новая широкоугольная камера для съемки планет (WFPC) с оптикой, которая полностью компенсирует сферическую аберрацию первичного зеркала. В процессе этого же полета намечается снять один из фотометров и заменить его набором оптической аппаратуры для коррекции светового потока, поступающего к каждому из других научных приборов. В результате будет обеспечена работа телескопа с характеристиками, очень близкими к расчетным значениям. Коллективу института предстоит перестроить план работы телескопа в соответствии с его ограниченными возможностями. Выполнение этой задачи является очень сложной научной ' 91
и организационной проблемой. Полномасштабные наблюдения с помощью телескопа HST предполагалось начать с июня 1991 г., а до этого предстояло провести цикл испытаний научных приборов, Б. И. Ермишкин "Aerospace Атепса";Ш91» ;29> ** 2, 8-10 28, Исследования процессов соударения космических конструкций с частицами малых размеров, накапливающихся в околоземном пространстве В настоящее время на околоземных орбитах высотой до 2000 км находится около 3 тыс. т частиц обломков, накопившихся в результате запусков ИСЗ и полетов космических кораблей. Только небольшая часть этих обломков относится к ИСЗ с истекшим сроком службы и верхним ступеням РН. Большая часть частиц имеет поперечник в пределах 0,1- 10 мм и представляет собой кусочки краски, пылевидные частицы, образующиеся при сгорании ракетных топпив, обломки конструкций из алюминиевых и титановых сплавов и даже остатки человеческой мочи. Частицы и обломки летят со скоростью около 7,5 км/с, а следовательно скорость их соударения с ИСЗ, летящими в противоположном направлении, составит 15 км/с. Проблема зашиты космических конструкций от ударов обломков и частиц различного происхождения является важной прежде всего для крупногабаритных элементов конструкции, подобных панелям солнечных батарей. Убытки от выхода из строя ИСЗ могут быть очень внушительными, если учесть, что современный связной ИСЗ стоит около 50 млн. долл. и рассчитан на 13 пет работы на орбите. Фирма ДЕЛ Technology (Великобритания) создала специальный центр для исследований процессов ударов с гиперскоростями HIT (Hyper Velocity Impact Testing) в Кулхэмс- кой лаборатории Организации по атомной энергии Великобритании (UKAEA)* Эта установка является первым центром в мире для исследований влияния ударов микрометеоритных частиц и обломков РН и ИСЗ на работу космических аппаратов. В состав центра HIT входят Две газовые пушки, которые могут разгонять частицы массой в несколько граммов до скоростей 7,5 и 9,5 км/с. Съемка частиц в полете производится 92
с помощью рентгеновской и лазерной аппаратуры* Регистрация данных производится по 96 каналам с частотой 1G МГц. Кроме того в центре имеется электромагнитная установка для разгона снарядов до скорости 3 км/с. Ожидается, что материальная база центра HIT обеспечит проведение исследований в интересах международных фирм и организаций, а также в интересах страховых компаний, которых сильно беспокоит опасность выхода из строя ИСЗ при ударах с микрометеорными частицами и обломками РН и КА. Б» И* Ермишкин "Flight International", 1991, 139, № 4260, 26 93
СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ И ПРОЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 1. Проект бюджета НАСА на 1992 фин. г 3 2. Вопросы космического образования в США и Западной Европе ........* 4 3. Космические исспедования в Бразилии 11 4. Предложения по использованию внеземных ресурсов 17 ВОЕННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСМОСА 5. НИОКР по программе СОИ ......... 20 6. Разработка новых технологий, связанных с программой СОИ 24 7. Использование разведывательных средств во время боевых действий против Ирака 28 8. Ассигнования на системы противоракетной и противоспутниковой обороны США в 199 2 и 1993 фин. гг. 33 9. Опыт использования спутниковой навигационной системы "Навстар GPS * во время войны в районе Персидского залива 35 ПРИКЛАДНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСМОСА 10. Программы по дистанционному зондированию Земли 35 11. Дистанционное зондирование Земли 39 12. Новые средства для приема и обработки снимков, передаваемых с борта ИСЗ для дистанционного зондирования Земли »•».•••••.. 42 13. Проект фирмы Alenia Spazio по созданию экологического ИСЗ "Экосат* ............. 43 14. Проект использования связных ИСЗ, выводимых на полярные высокие околоземные орбиты ..... 44 15. Планы федеральной авиационной администрации США по использованию ИСЗ ............. ^ 16. Управление воздушным движением с помощью спутниковых систем ................... 50 17. Западноевропейские системы связи "Евтепсат'" и "Европасат" 53 18. Использование РЛС на борту самопета для проведения океанографических исследований ........ 55 94
19. Программа экспериментов с помощью ИСЗ COMET 56 20. Продажа японской фирме Toshiba трех ИК-приборов 57 STD-16 французской фирмы Sodern КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ И РАКЕТЫ-НОСИТЕЛИ 21. Перспективы применения грузового МВКА США 58 22. Западноевропейское участие в программе ООКС "Свобода* 62 23. Обеспечение выхода в открытый космос на ООКС 67 24. Проблемы разработки и совершенствования тренажеров для подготовки космонавтов НАСА США в 1990-х гг. 72 25. системы охраны здоровья и медицинского обеспечения экипажа . 79 26. Анапиз причин дефекта в оптической аппаратуре тепескопа "Хаббп" • .••••••.••..•••• ^6 27. Научный институт по космическому телескопу "Хаббп" 28. Исследования процессов соударения космических конструкций с частицами малых размеров, накапливающихся в околоземном пространстве ... 92 Приложение. Проект КА "Розетта"/ CNRS для доставки на Землю образцов кометного вещества Технический редактор Т.Е. Бортник Корректор Н.М. Караваева Сдано в набор 23.10.91 Подписано в печать 21.10.91 Формат 60 х 90 1/16 Бум. офс Печать офсетная Усп.печ.л. 6,0 п.п Усп.-кр.отт. 6,19 Уч.-изд.л. 5,51 Тир. 516 экз. Зак. 179Д Адрес редакции: 125219, Москва, ул. Усиевича, д. 20g Тел. 152-54-94 Производственно-издательский комбинат ВИНИТИ 140010, Люберцы 10, Московской обл., Октябрьский проспект, 403