Наземные средства подготовки и обеспечения космических полетов

Мы рассказали о ракетно-космических средствах, которые использовались в международных полетах. Но для полетав космос недостаточно ракеты-носителя и космического корабля. Необходимы сложные испытательный и стартовый комплексы космодрома, командно-измерительный комплекс с Центром управления полетом, поисково-спасательный комплекс. Нужен Центр подготовки космонавтов, где кандидаты в космонавты получают знания, необходимые для выполнения программы полета, а также проходят различные тренировки.

Космодром Байконур

Космодром Байконур. Отсюда стартовал первый в мире искусственный спутник 3емли. Здесь установлен обелиск в честь этого события

Космодром Байконур, основанный в Казахстане в 1955 году, является одним из крупнейших в мире. Он располагает сложнейшими, уникальными автоматизированными инженерными сооружениями и системами, включающими в себя энергетические и транспортные средства, технические и стартовые позиции, заправочные станции, системы связи и управления. На космодроме осуществляются сборка, подготовка, испытание и запуск ракетно-космических систем.

С космодрома Байконур был запущен первый в мире искусственный спутник Земли, открывший космическую эру человечества. "Здесь гением советского человека начался дерзновенный штурм космоса (1957 г.)" - эти слова начертаны на скромном обелиске, установленном в память о запуске первого спутника. Отсюда в 1961 году стартовал в космос первый космонавт нашей планеты Юрий Алексеевич Гагарин. Все старты по программам пилотируемых полетов ("Восток", "Восход", "Союз", "Салют", "Мир") и по программам изучения Луны и планет ("Луна", "Марс", "Венера", "Зонд", "Вега") осуществлялись с этого космодрома. Отсюда запускались искусственные спутники Земли различного назначения- "Электрон", "Протон", "Космос", "Молния", "Метеор" и др., а также спутники для проведения исследований по международным программам.

Высоко оценен вклад специалистов космодрома в испытания ракетно-космической техники, освоение космического пространства. Байконур награжден орденами Ленина, Октябрьской Революции, Красной Звезды.

Главными объектами космодрома являются технические и стартовые позиции.

Для каждого типа ракеты-носителя на космодроме имеются техническая позиция и одна или несколько стартовых позиций. На технической позиции располагается оборудование, обеспечивающее прием и разгрузку ступеней ракет-носителей и отсеков космических аппаратов после их транспортировки с заводов-изготовителей, хранение, сборку, проверочные испытания, стыковку ракеты-носителя и космического аппарата, заправку космического аппарата компонентами топлива и сжатыми газами.

Проследим основные этапы подготовки ракетно-космической системы "Союз".

Основным сооружением технической позиции является монтажно-испытательный корпус (МИК). Сюда доставляются отдельные ступени ракеты-носителя, производится их автономная проверка, сборка ракеты-носителя и подготовка ее к стыковке с кораблем.

После сборки ракета-носитель проходит автономные и комплексные испытания. Для этого в МИКе имеется необходимая контрольно-проверочная аппаратура, электросиловое и пневматическое оборудование. Контрольно-проверочная аппаратура сосредоточена в специальных помещениях и отсеках.

Космический корабль собирается и испытывается в монтажно-испытательном корпусе космических аппаратов.

Автономные испытания проводятся с целью определения правильности функционирования отдельных систем, узлов и агрегатов.

Комплексные испытания выполняются для проверки правильности взаимного функционирования всех элементов бортового оборудования. При этом имитируются все операции, выполняемые в процессе предстартовой подготовки, пуска и полета ракетно-космической системы.

К комплексным испытаниям приступают только после проведения полного объема автономных испытаний. При таких испытаниях вместо автоматики двигательной установки, которую нельзя подключить из-за того, что в ней имеются элементы разового действия (например, мембраны), используют имитатор. Роль бортовых источников питания также выполняют наземные имитаторы. Это делается для того, чтобы не расходовать бортовые запасы электроэнергии.

Во время испытаний имитируются запуск, работа последовательно всех ступеней ракеты и выход корабля на орбиту, а также аварийные ситуации.

Заправка корабля компонентами топлива и сжатыми газами проводится на заправочной станции космодрома. После заправки к кораблю пристыковывается переходный отсек и "накатывается" головной обтекатель. Собранный таким образом головной блок стыкуется с третьей ступенью ракеты-носителя, а потом с заранее собранными первой и второй ступенями. Затем осуществляются испытания ракетно-космической системы в целом.

После успешного проведения испытаний космическая система ракета-носитель - космический корабль признается готовой к вывозу на стартовую позицию.

Для транспортировки ракетно-космической системы на стартовую позицию, установки ее на стартовое устройство, проведения предстартовых проверок, заправки и пуска используются различные инженерно-технические средства. В их состав входят транспортно-установочный агрегат, опорные фермы и фиксирующие устройства, заправочная и кабельная мачты, средства обслуживания (фермы и кабина), заправщики горючим и окислителем.

Пусковая система, являющаяся основным агрегатом стартовой позиции, обеспечивает прием, установку и удержание ракеты в пусковом положении, подвод к ней электрических, заправочных, пневматических, дренажных и других коммуникаций и, наконец, пуск ракетно-космической системы.

Информация о ходе предстартовой подготовки и выведения корабля на орбиту поступает в Центр управления полетом.

Звездный городок. Здесь, в Центре подготовки космонавтов им. Ю. А. Гагарина, готовятся к полету международные экипажи

Зал тренажеров ЦПК им. Ю. А. Гагарина

Мощная центрифуга Ц-18 занимает в ЦПК целое здание

В гидробассейне невесомости ЦПК космонавты отрабатывают элементы работы в открытом космосе

В монтажно-испытательных корпусах Байконура готовятся к старту космические корабли и орбитальные станции

Командно-измерительный комплекс

Командно-измерительный комплекс (КИК) решает задачи по управлению полетами всех космических аппаратов. В его состав входят Центр управления полетом, баллистические центры, наземные и корабельные станции слежения, системы наземной и спутниковой связи.

При управлении полетом командно-измерительный комплекс обеспечивает: траекторные измерения полета ракеты-носителя и космического аппарата; передачу команд; прием с борта ракет-носителей и космических аппаратов телеметрической информации, телевизионных изображений; осуществление телефонной и телеграфной связи с космонавтами.

Основу КИКа составляют наземные станции слежения, расположенные на территории нашей страны в районах городов Джусалы, Евпатория, Уссурийск, Улан-Удэ, Колпашево, Тбилиси, Петропавловск-Камчатский, а также научно-исследовательские суда Академии наук СССР, работающие в акваториях Атлантического и Тихого океанов, и вычислительные центры. Наземные и плавучие станции слежения размещены так, чтобы связь с орбитальной станцией и пилотируемыми кораблями осуществлялась на всех витках полета без исключения. При этом на витках стыковки, выхода космонавтов в открытый космос и спуска корабля с орбиты обеспечивается наибольшая продолжительность связи с экипажем.

В состав аппаратуры станций слежения входят радиоприемные и радиопередающие устройства, телеметрические станции, телевизионные устройства, вычислительные средства, аппаратура систем единого времени, средства связи, энергоустановки и многое другое.

Команды передаются из Центра управления полетом на станции слежения по автоматизированным телефонным линиям связи и транслируются оттуда на борт корабля или орбитальной станции. Телеметрическая и телевизионная информация передаются в Центр управления по широкополосным каналам связи. Эти виды информации могут также запоминаться средствами регистрации станции слежения для последующей передачи в Центр управления.

Суда Академии наук СССР заранее выходят в океан и располагаются в заданных точках. Координаты этих точек диктуются параметрами орбиты космического аппарата и программой его полета. Связь судов с Центром управления полетом осуществляется с помощью спутников связи.

Роль корабельных командно-измерительных пунктов выполняют суда "Академик Сергей Королев", "Космонавт Юрий Гагарин", "Космонавт Владимир Комаров", "Космонавт Владислав Волков", "Космонавт Виктор Пацаев", "Космонавт Георгий Добровольский," "Космонавт Павел Беляев", "Кегостров", "Моржовец", "Боровичи", "Невель" и др.

Командно-измерительный комплекс располагает наземными и плавучими средствами для связи с орбитальными комплексами

Первые секунды полета

В полете орбитальный комплекс 'Салют' - 'Союз'

Полет космического корабля 'Союз' завершается

Центр управления полетом

В главном зале Центра управления полетом

Центральное место в командно-измерительном комплексе занимает Центр управления полетом. Из Центра осуществляется оперативное руководство и координация работ всех участвующих в управлении средств. Центр управления взаимодействует с космодромом, станциями слежения, поисково-спасательным комплексом, баллистическими центрами, а также научными и другими организациями, участвующими в осуществлении программы полета.

Центр управления полетом оснащен высокопроизводительным вычислительным комплексом, средствами сбора, обработки и отображения информации, средствами внутренней связи и телевидения, системой дистанционной выдачи команд, средствами ведения связи с экипажем и передачи телеграфных сообщений.

Оборудование Центра обеспечивает автоматические прием, обработку и отображение всей телеметрической информации, поступающей со станции "Салют" и двух кораблей "Союз" (или "Союз" и "Прогресс") одновременно. Управление полетом орбитальных комплексов "Салют"- "Союз" - "Прогресс" осуществляется из Центра, расположенного в г. Калининграде Московской области.

В Центре работает коллектив, осуществляющий управление полетом. Возглавляет его руководитель полета, который несет ответственность за выполнение программы полета.

Управление полетом орбитального комплекса ведется из двух залов: главного зала управления полетом станции и главного зала управления пилотируемыми и грузовыми кораблями. Работу персонала в залах управления возглавляют сменные руководители полета. Залы оборудованы типовыми пультами, оснащенными телевизионными экранами и средствами связи. Эти пульты являются рабочими местами основных специалистов по управлению полетом-ответственных за анализ работы бортовых систем, за планирование программы полета, за работу станций слежения. Здесь же работают операторы, осуществляющие связь с экипажами, врачи, ответственные за медицинский контроль, сменные руководители Центра управления и специалисты, ответственные за работу основных его систем (связь, вычислительный комплекс, система отображения и т. д.).

Кроме основных специалистов, работающих в залах управления, в Центре имеются так называемые группы поддержки. В этих группах осуществляется детальное планирование полета, планирование работы средств командно-измерительного комплекса, детальный анализ работы бортовой аппаратуры, проводятся необходимые для управления расчеты и выполняется ряд других работ. В помещениях групп поддержки установлены пульты, аналогичные тем, которыми оснащены главные залы управления. Между помещениями групп поддержки и главными залами имеется телефонная и телевизионная связь.

При выполнении международных программ в Центре работают консультативные группы специалистов из стран участниц полета для оперативного анализа результатов экспериментов и обеспечения необходимыми консультациями руководства полетом.

Управление орбитальной станцией или кораблем передается Центру с космодрома сразу после отделения станции или корабля от последней ступени ракеты-носителя.

После передачи управления персонал зала управления контролирует поданным телеметрической информации раскрытие антенн, устанавливает связь с экипажем и приступает к проверке бортовых систем.

Дальнейшая работа строится следующим образом. На каждом витке, когда космический корабль входит в зоны видимости станций слежения (движение корабля и зоны видимости отображаются на центральном экране главного зала), начинается связь с космонавтами. В соответствии с программой полета на борт передаются необходимые команды. Специалисты в зале контролируют выдачу команд и прием их на борту. По командам с Земли или экипажа включаются нужные системы. В это время станции слежения ведут прием и передачу в Центр управления телеметрической, траекторной информации и телевизионных изображений с борта космического аппарата. Телеметрическая и траекторная информация подвергается автоматической обработке на электронно-вычислительных машинах Центра и передается на средства отображения в зал управления. При этом вычислительный комплекс оценивает достоверность каждого измерения, "сортирует" информацию по принадлежности к той или иной системе, проводит ее предварительный анализ.

Информация, полученная от вычислительного комплекса, детально анализируется специалистами по системам, и результаты анализа передаются в главный зал управления. В случае появления отклонений в работе систем от нормы специалисты оценивают возможное влияние этих отклонений на ход полета и подготавливают предложения по устранению неисправностей или корректировке режимов работы бортовой аппаратуры и сообщают их сменному руководителю полета.

Врач, ответственный за медицинский контроль, проводит анализ состояния здоровья экипажа, и свое заключение также сообщает сменному руководителю полета.

На основе траекторной информации вычислительный комплекс определяет параметры орбиты, время захода космического аппарата в тень Земли и выхода из тени, границы зон видимости аппарата станциями слежения. Все эти сведения передаются на средства отображения.

Сменный руководитель полета рассматривает рекомендации специалистов и принимает решение о дальнейшей программе полета. Если нет никаких отклонений в работе бортовых и наземных систем, дается разрешение на проведение дальнейших операций в соответствии с запланированной программой.

Запланированная программа полета - это расчетная модель работы космического комплекса и экипажа. Управление полетом с Земли по существу сводится к тому, чтобы обеспечить выполнение запланированной программы, а, если это полностью не удается, то разработать план действий, при котором достигалась бы максимальная эффективность полета.

В случае необходимости корректировку программы осуществляет группа, ответственная за планирование полета. Изменения в программу могут быть введены как в течение данного сеанса, так и в последующих сеансах связи. Иногда для проверки правильности принятых решений производится моделирование предстоящего полета на модели орбитальной станции или космического корабля. Все принятые решения реализуются путем выдачи из Центра управления радиокоманд бортовым системам и передачей радиограмм экипажу.

Специалисты, ответственные за работу технических средств Центра управления полетом и станций слежения, постоянно контролируют исправность своих систем и при возникновении отказов принимают меры по переходу на резервные команды и немедленному устранению неисправностей.

Четкой работе персонала управления в процессе полета во многом способствует предварительная подготовка, в том числе многочисленные тренировки, которые проводятся до полета. При этом используются математические модели станции "Салют", пилотируемых транспортных и грузовых автоматических кораблей, тренажеры. В тренировках участвуют экипажи, специалисты Центра управления и станций слежения. На тренировках отрабатываются программа реального полета, взаимодействие между отдельными группами управления, взаимодействие Центра управления с космодромом, со станциями слежения, с баллистическими центрами.

В процессе тренировок имитируются отказы, возникновение которых возможно в полете, и контролируется правильность действий всех служб. Такие тренировки позволяют персоналу управления приобрести навыки точных и быстрых действий.

Поисково-спасательный комплекс

Работает поисково-спасательная служба

Поисково-спасательный комплекс обеспечивает определение координат места посадки, поиск и обнаружение спускаемого аппарата, эвакуацию космонавтов и оказание им при необходимости медицинской помощи, техническое обслуживание спускаемого аппарата, его транспортировку с места приземления.

В состав поисково-спасательного комплекса входят современные авиационные, сухопутные и морские транспортные средства. Они оснащены радиотехническими системами для поиска и обнаружения спускаемого аппарата и средствами связи со своим командным пунктом. Морские суда, вертолеты и автомашины оснащаются специальным оборудованием, позволяющим осуществить подъем спускаемого аппарата с воды либо с суши, и обеспечить его последующую транспортировку.

Командный пункт поисково-спасательного комплекса поддерживает связь с Центром управления полетом и получает от него сведения о ходе полета, о предполагаемом районе посадки и о расчетной траектории снижения спускаемого аппарата.

Основные поисково-спасательные средства заранее располагаются в районе предполагаемого места посадки спускаемого аппарата. Вертолеты и самолеты барражируют в заданных зонах вдоль трассы снижения, обнаруживают по радиосигналу спускаемый аппарат и сопровождают его до приземления, поддерживая с экипажем двустороннюю связь.

В районе посадки космонавтов встречает специально подготовленная группа, в которую входят технические специалисты и врачи.

Центр подготовки космонавтов имени Ю. А. Гагарина

Само название Центра говорит о сущности проводимой им работы.

К профессии космонавта, как ни к какой другой, предъявляется широкий спектр требований. Космонавт должен уметь выполнять операции по управлению кораблем и станцией, по эксплуатации бортового оборудования, должен знать методики и аппаратуру для проведения научно-технических и медико-биологических исследований и многое другое. К тому же организм космонавта должен хорошо переносить воздействие факторов космического полета. Все это требует большой подготовительной работы.

Центр подготовки космонавтов имени Ю. А. Гагарина, основанный в Подмосковье в 1960 году, располагает учебно-лабораторной и тренажерной базами, а также высококвалифицированными кадрами ученых, инженеров, методистов, летчиков-инструкторов.

Вместе с предприятиями, создающими космические аппараты, организациями Академии наук СССР, Министерства здравоохранения СССР, других министерств и ведомств Центр обеспечивает всестороннюю подготовку космонавтов к полетам.

В программу подготовки космонавтов входят изучение корабля и станции, тренировки на комплексных и специализированных тренажерах, подготовка к выполнению научных исследований, фотосъемок и телевизионных передач, изучение бортовой документации, полеты на самолетах и парашютные прыжки с целью психологической подготовки, тренировки в бассейне гидроневесомости, на самолетах-летающих лабораториях в условиях кратковременной невесомости, на центрифуге и многое другое.

Подготовка космонавтов проходит в два основных этапа.

На первом этапе подготовка осуществляется по общей программе для всех кандидатов в космонавты данного набора. Они получают необходимый объем знаний по теоретическим основам космонавтики, общие сведения об устройстве пилотируемых кораблей "Союз", станций "Салют" и "Мир", их бортовых систем, выполняют полеты на самолетах и прыжки с парашютом, проводят тренировочные занятия по общефизической, специальной и медико-биологической подготовке. В этот период выявляются индивидуальные психофизиологические особенности каждого космонавта, которые впоследствии учитываются при формировании экипажей для выполнения конкретных программ космических полетов.

На втором этапе космонавты проходят подготовку уже в составе экипажей. Основными задачами этого этапа являются: углубленное изучение космического корабля и орбитальной станции, на которых экипажу предстоит совершить полет; освоение научного оборудования, программы полета; приобретение навыков по управлению кораблем, станцией, всеми бортовыми системами исследовательской аппаратуры; отработка взаимодействия членов экипажа и взаимодействия экипажа с наземной службой управления.

Труд космонавтов и специалистов Центра высоко оценен Коммунистической партией и Советским правительством. В апреле 1971 года за большие заслуги в подготовке экипажей к космическим полетам, участие в освоении космического пространства и в связи с 10-летием первого в мире полета человека в космос Центр подготовки космонавтов имени Ю. А. Гагарина был награжден орденом Ленина, а в феврале 1982 года - орденом Дружбы народов.

Центр подготовки космонавтов. А. Губарев и В. Ремек у тренажера корабля 'Союз'