Ғарыш жүйелерін пайдалану аспектілерінің сипаттамасы

Ғарыш жүйелерін олардың тікелей мақсаты бойынша оларды қоршаған жүйелерден тыс пайдалану мүмкін емес, яғни олардың ғарыш аппаратының (ға) басқа жүйелерімен өзара іс-қимылынан бөлек. Сонымен қатар, бірқатар себептер бойынша, кез келген қағидатқа негізделген ғарыш қозғалтқышы қондырғысын (КДҚ) да, қозғаушының қандай түрін да, ҒА энергетикалық жүйесін да пайдаланбастан, Ақпаратты өңдеу және жерде орналасқан және зымыран-ғарыш кешендерінің (РКК) немесе зымыран-ғарыштық ұшу кешендерінің құрамына кіретін командаларды не басқа да жай ұшу кешендерін (ЛК) пайдаланбастан әрдайым мүмкін емес. Барлық осы жүйелердің өзара іс-қимылын талдауға біз төменде ораламыз, ал қазір одан әрі қарау үшін қажет болатын кейбір анықтамаларды қарастырамыз.

Ғарыш аппараты (ға) — ғарышта мақсатты міндеттерді орындауға арналған түрлі техникалық құрылғылардың жалпы атауы. Ға ғарыштық ұшуын жүзеге асыру үшін қажетті жылдамдыққа қол жеткізу құралы зымыран-тасығыш болып табылады. Ға екі негізгі топқа бөлінеді: жердің гравитациялық өрісінің әрекет ету аясынан шықпастан, геоцентрикалық орбиталар бойынша қозғалатын жер жанындағы орбиталық ға, бұл жасанды Жер серіктері (ЖҚЖ) және планета аралық ға.

Бұл ретте Автоматты ға (ИСЗ, Айдың жасанды серіктері — ИСЛ, Марса — ИСМ, Венерлер — ИСВ, күн — ИСС және т.б., Автоматты планета аралық КА) және басқарылатын ғарыш кемелері-спутниктері, мекендейтін орбиталық станциялар, планета аралық ғарыш кемелері ажыратылады. Басқарылатын ға жүктерді жеткізу үшін автоматты көліктік ға қызмет етеді. «Ғарыш аппараты» терминінің орнына кейде » ғарыштық ұшу аппараты «терминін қолданады.

Жалпы түрде, ға ұшу траекториясы келесі учаскелерге бөлінуі мүмкін:

шығару учаскесі-ға берілген бағыттағы қажетті ғарыштық жылдамдық хабарланатын жерде;

ға қозғалысы негізінен инерция бойынша, аспан механикасының заңдары бойынша болатын орбиталық учаске;

отырғызу учаскесі.

Бірқатар жағдайларда, қажетті эволюцияларды орындау үшін ҒА орбиталық учаскеде қозғалыс траекториясын өзгертуге (түзетуге) немесе қону кезінде ға тежеуге мүмкіндік беретін зымыран қозғалтқыштарымен жабдықталады. Химиялық РЖ пайдаланатын қазіргі заманғы ға үшін жұмыс істеп тұрған қозғалтқыштармен ұшу учаскелерінің ұзындығы (шығару, түзету, тежеу) орбиталардың толық ұзындығына қарағанда едәуір аз.

Көптеген ҒА — ның айрықша ерекшелігі-бұл ғарыш кеңістігі жағдайында ұзақ дербес жұмыс істеу қабілеті. Көптеген қатынастарда (қозғалыс заңдары, жылу режимі және т.б.) мұндай ға аппаратура жұмысы мен адамдардың өмір сүруі үшін қажетті жағдайлар жасалған дербес аспан денелеріне ұқсас. Ға жүйелерінің арасында негізгілерін есептеуге болады:

жылу режимін реттеу,

движительная,

борттық аппаратураның энергия қоректенуі,

ұшудағы қозғалысты басқару,

жермен Радиобайланыс және т. б.

Герметикалық кабинада экипажы бар КА — да адамның өмірі мен жұмысы үшін қажетті жағдайлар қамтамасыз етіледі-атмосфераны оның температурасы мен ылғалдылығын реттей отырып, регенерациялау, сумен және тамақпен қамтамасыз ету жүзеге асырылады. Экипаждың тіршілігін қамтамасыз ету проблемаларын шешу әсіресе мекендейтін орбиталық станциялар мен планета аралық кемелер үшін қиын.

Көптеген ға кеңістікте бағдар үшін жүйелері бар. КЖ бағдарлау әдетте белгілі бір мақсатпен орындалады (объектінің ғылыми бақылаулары, радиобайланыс, күн батареяларын оңтайлы жарықтандыру және т.б.). Есептерге байланысты бағдарлау қателігі 10 … 15° — ден бірнеше бұрыштық секундқа дейін құрауы мүмкін. Траекторияның өзгеруі (оны түзету, ға маневрлеу, жерге немесе басқа планетаға түсіру алдында тежеу және т.б.) ғарыштық ұшудың кез келген жеткілікті күрделі схемасын іске асыру үшін қажет.

Сондықтан барлық басқарылатын ға және автоматты ға көпшілігі қозғалысты басқару жүйесімен және борттық РЖ жабдықталған. Ерекше міндет ға бортында қажетті температураны ұстап тұру болып табылады. Жер бетіндегі жағдайларға қарағанда, отд арасындағы жылу алмасу ғарыш кеңістігінде. денелер тек сәулемен жүзеге асырылады.

КА — ға сыртқы жылу ағындары әсер етеді-күннің, жердің немесе басқа жақын планетаның сәулеленуі, әдетте ауыспалы (Жердің көлеңкесіне КА кіруі, күннен әр түрлі қашықтықтағы ұшу). Өз кезегінде, ға уақыт бірлігінде қоршаған кеңістікке белгілі бір жылу санын шығарады (сыртқы жылу ағындарының жұтылуына және ішкі жылу бөлінуіне байланысты). Радиациялық беті (бұл оның қабығының бөлігі немесе жеке радиатор-сәуле шығарғыш), ол арнайы өңдеу есебінен үлкен иттерге ие. оны сырттан Аз жұтқан кезде жылудың сәулеленуімен. Радиациялық бетке және оның иттеріне жылу беруді өзгерту. сәуле шығару (мысалы. арнайы жалюзи көмегімен) ға жылу балансын, яғни оның температурасын реттейді. Жылу процестерінің бортында КА тән болмауы конвективті жылуалмасу жағдайына байланысты болмас ұшуда; сондықтан функцияларының бірі жүйесін терморегулирования — ішкі жылу режимін.

Ға борттық аппаратурасының энергия қоректену проблемасы бірнеше бағытта шешіледі:

күн батареяларының (СБ) көмегімен электр энергиясына түрлендірілетін күн сәулесін пайдалану қазіргі заманғы ға кеңінен қолданылатын энергия қоректендірудің бұл тәсілі аппаратураның бірнеше жылға дейінгі жұмыс ұзақтығын қамтамасыз етеді;

екі жұмыс заттары, мысалы оттегі және сутегі арасындағы электрохимиялық процестер нәтижесінде электр энергиясын өндіретін отын элементтері — масса бірлігіне жоғары энергия беретін ток көздерін орнату (бұл ретте алынған су басқарылатын ҒА-ның тыныс-тіршілігін қамтамасыз ету жүйелерінде пайдаланылуы мүмкін));

реакторлары және изотоптық генераторлары бар борттық ядролық энергетикалық қондырғыларды қолдану.

химиялық ток көздері (аккумуляторлар) тек аппаратура жұмысының аз уақыты бар (1…3 аптаға дейін) ға немесе энергия қоректендіру жүйелерінде буферлік батареялар ретінде (мысалы, СБ-мен үйлесімде) қолданылады.

Автоматты және басқарылатын ға ұшуы жермен радиобайланысты, жерге телеметриялық және телевизиялық (ТВ) ақпаратты беруді, радиокомандаларды қабылдауды, ға қозғалысының траекториясын кезеңдік өлшеуді, ғарышкерлермен телефон байланысын талап етеді. Бұл функцияларды борттық Радиожүйелер және жердегі командалық-өлшеу пункттері орындайды.

Ғарыштық ұшулардың ең күрделі мәселелерінің бірі-ға жер бетіне және басқа да аспан денелеріне түсіру, ға ғарыштық жылдамдығы қону кезінде нөлге дейін азайтылуы тиіс. КА тежеудің екі тәсілі болуы мүмкін: реактивті күштің тежегішін пайдалану арқылы; атмосферадағы аппараттың қозғалысы кезінде туындайтын аэродинамикалық күштердің көмегімен. Ға (немесе оның бір бөлігі – т. б. түсірілетін аппарат) бірінші тәсілін іске асыру үшін отынның үлкен қоры бар тежегіш қозғалтқыш қондырғысымен (ТДУ) жабдықталуы тиіс; сондықтан зымыран тежелуі атмосферадан айырылған аспан денелеріне, мысалы айға қондыру үшін қолданылады. Аэродинамикалық тежелу неғұрлым тиімді (отынның үлкен қоры бар ТДҚ талап етпейді) және ҒА жерге қонуды жүзеге асыру кезінде негізгі болып табылады.

Баллистикалық траектория бойынша түсіргенде артық жүктеме 8…10 жетеді; жоспарланатын траектория бойынша түсіру, егер түсірілетін аппаратқа кедергі күшінен басқа, көтеру күші де әрекет етсе, бұл артық жүктемені 1,5…2 есе азайтуға мүмкіндік береді. Атмосферада қозғалыс кезінде түсіру учаскесінде түсірілетін аппараттың қарқынды аэродинамикалық қызуы орын алады. Сондықтан ол жоғары жылу төзімділігі, аз жылу өткізгіштігі бар керамикалық немесе органикалық материалдар негізінде жасалған жылу қорғағыш жабынмен жабдықталады. Бірнеше км биіктікте түсу траекториясының соңында қозғалыс жылдамдығы 150…250 м/с дейін төмендейді.

Қазіргі заманғы БК-да қону жылдамдығын бірнеше м/с дейін азайтуға мүмкіндік беретін жұмсақ қону жүйелері (жермен байланыс алдында тікелей ТДУ қосу) қолданылды.

Ға конструкциясы ғарыш кеңістігінің ерекше факторларымен байланысты бірқатар ерекшеліктермен ерекшеленеді: терең вакуум, метеорлық бөлшектер, қарқынды радиация, жеңілдік. Вакуумда үйкеліс процесінің сипаты өзгереді, Н. суық дәнекерлеу құбылысы пайда болады, бұл тетіктер үшін тиісті материалдарды іріктеуді, ДҚ герметизациялауды талап етеді. және т. б.

Ұзақ ұшу кезінде ға бетіндегі ең ұсақ метеорлық бөлшектердің әсері иллюминаторлардың, кейбір аспаптардың, радиациялық беттердің және СБ оптикалық сипаттамаларының өзгеруін туындатады, бұл арнайы жабындарды қолдануды, бетті ерекше өңдеуді және т. б. талап етеді. Ғарыштық радиация (жердің радиациялық белдеулеріндегі және күн тұтану кезіндегі зарядталған бөлшектердің ағындары) ға-ға, органикалық қосылыстардан жасалған бөлшектерге және басқа да элементтерге әсер етуі мүмкін, сондықтан бірқатар жағдайларда оларға қорғаныс жабындары жағылады.

Ғарышкерлерді ғарыш радиациясының қалқымасынан қорғау үшін ерекше шаралар қолданылады. Жоғары сенімділік ға барлық түрлері үшін, әсіресе экипаж болған кезде маңызды. Ол ға құрудың және ұшуға дайындаудың барлық кезеңдерінде, оның элементтерінің, аппаратуралары мен жабдықтарының сенімділігін арттыруды, дайындаудың барлық сатыларында қатаң технологиялық бақылауды, ғарыштық ұшу жағдайларын имитациялаумен жүйелер мен агрегаттарды мұқият өңдеуді, кешенді ұшу алдындағы сынақтарды жүргізуді және т. б. қоса алғанда, іс-шаралар кешенімен қамтамасыз етіледі. Ға сенімділігін арттыру үшін қазу агрегаттары мен аспаптарын қайталау, троирлеу, резервтеу, сондай-ақ аспаптардың немесе олардың элементтерінің істен шығуын айырудың және оларды ауыстырудың Автоматты схемалары қолданылады.

Ғарыш кемесі (КК) — басқарылатын ғарыш аппараты. Басқарылатын БК — ның ерекше ерекшелігі-ғарышкерлер үшін тіршілікті қамтамасыз ету жүйесі бар герметикалық кабинаның болуы. Геоцентрикалық орбиталар бойынша ұшу үшін КК серіктес-кемелер, ал басқа аспан денелеріне ұшу үшін — планета аралық (экспедициялық) КК деп аталады. Адамдар мен жүктерді жерден төмен геоцентрикалық орбитаға және кері жеткізу үшін, мысалы, ұзақ мерзімді орбиталық станциямен байланыс, ЖҚС қызмет көрсету, ғарышта монтаждау жұмыстарын жүргізу үшін көп рет пайдаланылатын көлік БК құрылды және пайдаланылуда. Геоцентрикалық орбитасы төмен адамдар мен жүктерді неғұрлым жоғары орбитаға, тіпті стационарлық Орбитаға дейін және кері тасымалдау орбитааралық сүйрегіштердің көмегімен көзделеді

Ғарыш ұшу аппараты-кейде орнына қолданылатын термин ғарыш аппараты.

Талқылау мәнін нақтылау үшін «пайдалану»терминінің мағынасын анықтаймыз. Бұл термин Француз «exploitation» шыққан, бұл пайдалану, пайда алу дегенді білдіреді. Бұл терминнің әлеуметтік жақтарын қозғамай, осы терминді табиғи байлықтарды, ғимараттарды, Көлік құралдарын, машиналарды, аспаптарды және т. б. қандай да бір мақсаттар үшін пайдалану ретінде түсіндіруі мүмкін (әдетте техникалық энциклопедияларда жасалады). кейбір оң нәтиже. Мұндай түсіндіру кез келген техникалық жүйеге қолданылады. Бұл ретте зымыран-ғарыш жүйелерінің ерекшелігі тек алға қойылған міндет іске асырылатын ортадағы айырмашылық болады.

Ғарыш аппараттары орындайтын міндеттер негізінен ғарыш кеңістігінде, сондай-ақ атмосфераларда немесе түрлі ғарыш объектілерінің бетінде, ал дәлірек айтқанда планеталар, олардың серіктері, кометалар және т. б. сияқты аспан денелерінде жүзеге асырылады.

Ғарыш денесі-ғарыш кеңістігіндегі объект. Табиғи ғарыш объектілеріне (КО) жұлдыздар, планеталар, астероидтар, кометалар және т.б. жатады; жасанды ғарыш объектілеріне — ғарыш аппараттары, тасымалдағыш зымырандардың соңғы сатылары және олардың бөліктері. Халықаралық ғарыш құқығында «ғарыш объектісі» термині тек өнер объектілерін, шыққан жерін белгілеу үшін пайдаланылады. Ғарыштық құқықтағы табиғи КО аспан денелері деп аталады.

Ұшу аппараттарын табысты пайдалану үшін ұшу аппараттарын мақсаты бойынша қолдануды, олардың техникалық жай-күйін бақылауды, ұшуды басқаруды, техникалық қызмет көрсетуді, диагностиканы және ақауларды жоюды қамтамасыз ететін агрегаттардың, машиналардың, құрылыстардың, жүйелердің, коммуникациялардың көп саны қажет.

Ұшу аппараттарының белгілі бір саны, сондай-ақ оларды пайдалану үшін құрылатын агрегаттар, машиналар, құрылыстар, жүйелер, коммуникациялар өте күрделі және қымбат тұратын ұшу кешенін (ЛК) құрайды.

Адамдар ұжымы пайдаланатын ЛК жиынтығы күрделі, үлкен ұйымдастыру жүйесін құрайды. Сондықтан мұндай жүйені басқаруды жетілдіру өте жақсы дайындалған мамандар ұжымының жұмысымен байланысты және үлкен материалдық құралдарды қажет етеді.

Есептеу техникасын, оның элементтік базасын және математикалық қамтамасыз етуді, ақпаратты жинау, беру және өңдеу құралдары мен жүйелерін дамыту жаратылыстану және техникалық ғылымдар саласындағы маңызды проблемалардың бірі болып табылады. Бұл проблеманы шешу басқарудың тиімді жүйелерін енгізуді қамтамасыз етеді.

ЛК пайдалану арқылы АБЖ әзірлеу және құру-маңызды халық шаруашылығы мәселесі. Оны шешу үшін, бірінші кезекте, ЛК пайдалану теориясын одан әрі дамыту қажет, оның негізінде жүйелердің жалпы теориясын және жүйелік талдауды пайдалана отырып, пайдалану процестері қалыптастырылуы мүмкін, негізгі қасиеттерді модельдеу және талдау, содан кейін ЛК пайдаланудың оңтайлы жүйесін синтездеу жүргізіледі.

Мұндай жолмен алынған нәтижелер БАЖ-ды ЛК пайдалану бағдарламаларын дайындаудың машиналық алгоритмдерімен арнайы математикалық қамтамасыз ету, ЛК тиімді жұмыс істеуін қамтамасыз ететін басқарушы әсер ету немесе шешімдер нұсқаларын әзірлеу негізіне алынуы мүмкін. Соңғы онжылдықта күрделі жүйелердің көп санының құрылуына байланысты оларды пайдалану теориясының, соның ішінде ЛК пайдалану теориясының тез дамуы байқалады, бұл туралы білімнің осы көп қырлы саласының әртүрлі аспектілері ашылатын бірқатар жұмыстардың пайда болуы куәландырады.

Бұдан әрі ЛК пайдалануды басқару теориясының мәселелері негізінен пилотсыз басқарылатын ұшу аппараттарына қатысты қарастырылады, алайда ұсынылатын есептер мен оларды шешу әдістерінің едәуір бөлігі жалпы сипатқа ие және күрделі техникалық және ұйымдастырушылық жүйелердің кең класын талдау және синтездеу кезінде пайдаланылуы мүмкін. Бұл ретте оқырман Ықтималдықтар теориясының, математикалық статистиканың негіздерімен, күрделі жүйелерді талдау және оларды техникалық жоғары оқу орындарында оқитын курстар көлемінде оңтайландыру әдістерімен таныс.

Л К пайдалану теориясымен әзірленетін мәселелердің кең шеңберінен құрылатын ұшу кешенін пайдалану жүйесін ғылыми негізделген әзірлеуді немесе осындай ЛК жиынтығын жүргізуге мүмкіндік беретіндер ғана баяндалады. Бұл ретте технологияны әзірлеу және пайдалану процестерінің қауіпсіздігін қамтамасыз ету міндеттері зерттелмейді: бұл деректер жүйені жалпы басқару міндеттерін шешу кезінде белгілі болады деп болжанады. Осыған байланысты әдебиетте кеңінен ұсынылған кейбір дәстүрлі әдістер, атап айтқанда пайдалану процестерінің желілік модельдерін құру, жұмыстарды Күнтізбелік жоспарлау және т. б. көрініс тапқан жоқ.

«Ұшу аппараты» ұғымы жер бетінен қозғалуға қабілетті техникалық объектілердің кең тобын біріктіреді. Ұшу аппараттары:

ауадан жеңіл болу (дирижабльдер, әуе шарлары, аэростаттар) немесе одан ауыр болу (тікұшақтар, ұшақтар, зымырандар, ғарыш аппараттары);

бортта әртүрлі үлгідегі қозғалтқыштар болуы немесе болмауы (мысалы, Планерлер);

басқарылатын немесе басқарылмайтын;

басқарылатын немесе ұшқышсыз;

жер атмосферасында немесе ғарыш кеңістігінде қозғалу;

қозғалыс траекториясының белгілі бір түрі болуы немесе ұшудың кез келген сәтінде қозғалыс бағытын еркін өзгерту.

ҰА жіктелетін белгілерді жалғастыруға болады.

Бірқатар ережелер бұдан әрі реактивті қозғалтқыштары бар пилотсыз басқарылатын ұшу аппараттарын пайдалану практикасына қатысты баяндалады, бұдан әрі қысқа болу үшін тек ұшу аппараттары (ҰА) деп атаймыз.

ҰА осындай типті іске қосуды дайындау және жүргізу үшін іске қосу құрылғысы (қондырғысы) және қажетті жабдық жиынтығы бар бастапқы позиция құрылады. Одан әрі ҰА орналастырылған жабдық жиынтығымен және іске қосу құрылғысымен (қондырғымен) старттық позицияны іске қосу қондырғысымен (ПУ) атаймыз. Байланыс және энергиямен жабдықтау арналарымен ҰА-ның техникалық жай-күйін бақылау пунктімен (ДК) және іске қосуды басқару қосылған ҰА-дан бірнеше іске қосу қондырғылары жеке ұшу кешенін (ЕЛК) құрайды.

ЕЛК тобына қызмет көрсету үшін диагностикалық аппаратурасы, жөндеу органдары, қоймалары бар орталық немесе база құрады. Коммуникациялары, байланыс арналары, энергиямен жабдықтау жүйесі, жұмыс істеуін қамтамасыз ететін персоналды оқытуға арналған үй-жайлар бар бірнеше ЕЛК жиынтығы ұшу кешенін (ЛК) құрайды. Бір типті шыршалардың немесе ЛК-ның барлық жиынтығы, сондай-ақ олардың байланыстарын, жөндеу органдарын, базаларын, қоймаларын, персоналды даярлау орталықтарын және басқа да элементтерін ұшу кешендерінің жүйесін құрайды. Әдетте ЛК ұғымына техникада жұмыс істейтін және басшылықты жүзеге асыратын персонал кірмейді.

ПУ, ЕЛК, ЛК қамтитын жоғарыда келтірілген құрылым ЛК жүйесінде кейбір пайдалану функцияларын бөліп көрсетуге мүмкіндік береді. Сонымен, ПУ мақсаты бойынша ЛК қолдануды қамтамасыз ететін элемент болып табылады. ЕЛК БП техникалық жағдайын бақылау функциялары орындалады. ЛК бақылау базасында қалпына келтіру жұмыстарын жүргізуге және ақаулы ӨҚ-ны жөндеуге мүмкіндік беретін элементтерді қамтиды. ЛК жүйесі барлық пайдалану функцияларын толық көлемде орындауға мүмкіндік беретін элементтерден тұрады.

Ұшу кешені жүйенің негізгі буыны ретінде құрамдас бөліктерге, негізгі, құрамдас және жинақтаушы элементтерге бөлінеді.

Құрамдық бөліктерге бір немесе бірнеше ҰА, технологиялық жабдық, техникалық жүйелер, энергиямен жабдықтау, басқару және байланыс жүйелері, күзет жүйелері және т.б. жатады. Мысалы, ҰА қозғалтқыш қондырғысына, корпусқа, ҰА басқару жүйесіне және т. б. бөлінеді. Құраушы элементтер-бұл негізгі элементтерді қалыптастыратын тораптар, аспаптар, тіреулер және т.б… Мысалы, қозғалтқыш қондырғысы жану камераларын, отын беру, іске қосу, реттеу және т.б. жүйелерін қамтиды.

ЛК және ЛК жүйесіне жататын күрделі жүйелерге қатысты жүйенің өмірлік циклі ұғымын жиі қолданады. Бұл ұғымды енгізу, шамасы, күрделі жүйе оның ойының пайда болу сәтінен бастап жұмыс істеуін тоқтатқанға және бөлшектеуге дейінгі үлкен өзгерістерге ұшырайды. Ол пайда болады, өседі, дамиды, қартайады және қайтыс болады, бұл адамның өмір жолын еске салады. Күрделі жүйені өзгерту мен жетілдіру оны жобалаудың, тәжірибелік өңдеу мен пайдаланудың ұзақтығы мен қиындығына, сондай-ақ жүйемен шешілетін мақсаттар мен міндеттердің елеулі өзгеруіне және ғылыми-техникалық прогресс есебінен оны жетілдірудің техникалық мүмкіндіктерін ұдайы кеңейтуге байланысты.