Направления деятельности

Баллистико-навигационное обеспечение управления полётами пилотируемых и автоматических космических аппаратов и комплексов

Баллистика или баллистико-навигационное обеспечение полёта космического аппарата (КА) представляет собой раздел космонавтики, включающий совокупность задач, методов и алгоритмов их решения, а также комплекс технологических и вычислительных процессов, необходимых для проведения всего цикла проектно-исследовательских и расчётных работ на этапах подготовки, реализации и анализа космического полёта в части, связанной с его динамикой − движением центра масс (ЦМ) КА в пространстве и движением КА относительно его ЦМ.

Баллистико-навигационное обеспечение (БНО) управления полётом КА является важнейшей неотъемлемой частью реализации любых космических программ в целом и полётов отдельных КА. Достижение целей и выполнение задач, предусматриваемых космической программой или программой полёта конкретного КА, степень сложности этих задач и точность их решения в значительной степени зависят от качества и совершенства методов БНО.

Зародившись в середине 50-х годов прошлого века, к настоящему времени БНО сформировалось как самостоятельное научное направление, в рамках которого были объединены основные теоретические положения аналитической и небесной механики, общей астрономии, теории вероятностей и математической статистики, теории управления движением, системного анализа и оптимизации сложных процессов, адаптированы методы решения всего многообразия математических задач к современным вычислительным средствам, а процесс и результаты решения естественным образом включены в реально функционирующую сложную систему управления космическими объектами.

1.jpg

К разностороннему опыту баллистиков ЦУП относятся операции, ставшие вехами в истории освоении космоса, такие как: обеспечение российско-американского эксперимента по программе ЭПАС (1975 год), программ полётов долговременных пилотируемых станций «Салют-6» (1977– 1982), «Салют-7» (1982 – 1991), «Мир» (1986 – 2001), МКС (с 1998 года); сближение транспортного пилотируемого корабля (ТПК) «Союз Т-13» с не кооперируемой станцией «Салют-7» (1985 год), перелётов ТПК «Союз Т-15» между станциями «Мир» и «Салют-7» (1986 год), управляемого завершения полёта орбитального комплекса «Мир» (2001 год), «быстрых» схем сближения ТПК с МКС (с 2013 года). В качестве головного центра практически ещё до создания нынешнего ЦУП осуществлялись баллистические расчёты, необходимые для управления КА серии «Луна» по советской программе исследования Луны (1959 – 1976).

Начиная с 1977 года, когда роль головного Центра обеспечения программ полёта КА гражданского назначения была передана в ЦУП ЦНИИмаш, и к середине 2018 года баллистики ЦУП обеспечили выполнение необходимых расчётов и реализацию следующих операций: коррекции орбит пилотируемых станций, полёты экипажей экспедиций на орбитальные станции, возвращение экипажей в заданные районы полигона посадки, полёты транспортных грузовых кораблей к станциям и управляемый сход ТГК с орбиты, полёты к станциям модулей (типа ФГБ), определение времени старта станций «Мир» и МКС, пилотируемых и грузовых кораблей, модулей.

  • баллистико-навигационное обеспечение (БНО) управления полётами пилотируемых и автоматических КА всех типов, в том числе дальних (на этапах лётных испытаний, штатной эксплуатации, сведения с орбиты, увода на орбиты с ограниченным временем существования или на орбиты захоронения) с использованием навигационных технологий наземного и спутникового контуров управления;
  • оперативный и долгосрочный анализ состояния околоземного космического пространства (ОКП) и координация задействования средств наземного автоматизированного контура управления (НАКУ) и средств мониторинга ОКП различной ведомственной принадлежности для решения задач комплексного БНО в условиях техногенной засоренности космического пространства;
  • научно-техническое сопровождение разработки и эксплуатации секторов управления КА в части комплексного БНО;
  • баллистическое проектирование и моделирование космических миссий;
  • навигационное и баллистическое обеспечение космических экспериментов.

Вместе с тем ЦУП выполняет баллистическое обеспечение КА научного и социально-экономического назначения, располагающихся на геостационарных («Луч-5А», «Луч-5Б» и «Луч-5В»; «Электро-Л» № 1), и солнечно-синхронных орбитах («Ресурс-П» № 1, № 3; «Канопус-В» № 1, № 3, № 4, № 5, № 6; «Канопус-В-ИК»).

Особенности развития БНО управления полётами пилотируемых и автоматических КА в настоящее время связаны с:

  • использованием схемы управления с ограниченным количеством наземных командно-измерительных пунктов, переходом на спутниковый контур управления и организацию управления в реальном масштабе времени;
  • использованием спутниковой навигации для определения положения КА в любой заданный момент времени;
  • использованием системы спутников-ретрансляторов для обеспечения глобальности связи с КА;
  • автоматизацией и унификацией программно-технических средств ИВК ЦУП для решения баллистических задач при оперативном управлении многочисленной группировкой КА;
  • увеличением количества управляемых пилотируемых комплексов и КА научного и социально-экономического назначения;
  • усложнением задач управления КА, требующих комплексного подхода при их решении в условиях техногенного засорения ОКП, в том числе при сведении и сходе с орбиты крупногабаритных объектов, а также вследствие изменения технологии управления в связи с планируемым осуществлением запусков с космодрома «Восточный»;
  • расширением международной кооперации при реализации различных космических проектов освоения ближнего и дальнего космоса;
  • решением ряда баллистико-навигационных задач на борту КА.

Выполняя функции многообъектового базового ЦУП Госкорпорации «Роскосмос», Центр управления полётами АО «ЦНИИмаш» обеспечивает решение широкого круга задач по управлению КА российской группировки, осуществляет научно-техническое сопровождение разработки и эксплуатации космических объектов на основе комплексного решения задач по повышению надёжности, безопасности и эффективности управления КА.