CC BY
22УДК 629.786.2.014.18 «МКС»
интеграция управляемой научной аппаратуры на борт российского сегмента международной космической станции
© 2020 г. Аюкаева д.м., воронин ф.А., Полуаршинов м.А., харчиков м.А.
Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С.П. Королёва (РКК «Энергия») Ул. Ленина, 4А, г. Королёв, Московская обл., Российская Федерация, 141070, e-mail: post@rsce.ru
Рассматривается процесс интеграции научной аппаратуры на борт Российского сегмента Международной космической станции (РС МКС) для проведения космических экспериментов с использованием информационно-управляющей системы РС МКС.
В статье рассматриваются наиболее важные этапы наземной подготовки научной аппаратуры для ее успешного функционирования после доставки на РС МКС: испытания аппаратной части научной аппаратуры (вибро-, гидроиспытания, испытания на электромагнитную совместимость, входной контроль), отработка математического обеспечения научной аппаратуры на наземном комплексе отработки и проведение комплексных проверок на контрольно-испытательной станции.
Указывается на необходимость модернизации существующих этапов наземной подготовки экспериментов в части сокращения времени наземной подготовки аппаратуры.
На примере космического эксперимента «Терминатор» и экспериментов, проводимых с помощью транспортного грузового корабля «Прогресс», приводятся результаты, полученные при использовании описываемого подхода.
Ключевые слова: информационно-управляющая система, научная аппаратура, космический эксперимент, Международная космическая станция, транспортные грузовые корабли «Прогресс», микрогравитация.
DOI 10.33950/spacetech-2308-7625-2020-3-66-75
integration of controllable scientific
equipment into the Russian segment of the international space station
Ayukaeva D.M., voronin F.A., poluarshinov M.A., Kharchikov M.A.
S.P. Korolev Rocket and Space Corporation Energia (RSC Energia) 4A Lenin str, Korolev, Moscow region, 141070, Russian Federation, e-mail:post@rsce.ru
The paper discusses the process of integrating scientific equipment into the Russian Segment of the International Space Station (ISS RS) to conduct space experiment using the ISS RS information and control system.
The paper addresses the stages in ground processing of scientific equipment that are critical for its successful operation after delivery to the ISS RS: tests on the hardware (vibration and hydraulic tests, electromagnetic compatibility tests, incoming inspection), development of the software for the equipment using ground debugging facility and conducting integrated tests in the checkout facility.
It points out the need to update the existing stages of ground preparations for experiments to reduce the hardware ground processing time.
Taking as examples the space experiment Terminator and experiments conducted using cargo transportation spacecraft Progress, the paper presents results obtained through the use of the described approach.
Key words: information and control system, scientific equipment, space experiment, International Space Station, logistics spacecraft Progress, microgravity.
АЮКАЕВА д.м.
Воронин Ф.А.
ПОЛУАРШИНОВ М.А.
ХАРЧИКОВ М.А.
АЮКАЕВА Диана Маратовна — аспирант, ведущий инженер РКК «Энергия», e-mail: post@rsce.ru AYUKAEVA Diana Maratovna — Post-graduate, Lead engineer at RSC «Energia», e-mail: post@rsce.ru
ВОРОНИН Федор Андреевич — аспирант, ведущий инженер-математик РКК «Энергия», e-mail: post@rsce.ru
VORONIN Fedor Andreevich — Post-graduate, Lead engineer-mathematician at RSC «Energia», e-mail: post@rsce.ru
ПОЛУАРШИНОВ Михаил Андреевич — главный специалист РКК «Энергия», e-mail: post@rsce.ru
POLUARSHINOV Mikhail Andreevich — Chief specialist at RSC «Energia», e-mail: post@rsce.ru
ХАРЧИКОВ Михаил Александрович — аспирант, инженер-программист РКК «Энергия», e-mail: post@rsce.ru
KHARCHIKOV Mikhail Aleksandrovich — Post-graduate, Software engineer at RSC «Energia», e-mail: post@rsce.ru
Введение
В настоящее время крупнейшей площадкой для проведения исследований из космического пространства является Международная космическая станция (МКС) и ее Российский сегмент (РС). В состав РС МКС входят модули, а также транспортные пилотируемые корабли (ТПК) «Союз» и транспортные грузовые корабли (ТГК) «Прогресс».
На РС МКС до интеграции в его состав новых модулей — многоцелевого лабораторного модуля (МЛМ) и научно-энергетического модуля (НЭМ) — космические эксперименты (КЭ) проводятся в основном на служебном модуле (СМ) [1]. Тематика проводимых КЭ различна и включает в себя большое многообразие научных направлений (человек в космосе, исследования Земли и космоса и др.). Поэтому в качестве постановщиков КЭ могут выступать организации из различных сфер деятельности [2], что обусловливает разнородность доставляемой научной аппаратуры.
Помимо этого эксперименты проводятся на ТГК «Прогресс». Эксперименты на ТГК «Прогресс» представляют большой научный интерес из-за существенно более низкого уровня микроперегрузок на нем. Это обусловлено рядом факторов:
• расположением центра масс МКС на Американском сегменте;
• размещением большого числа бортовых систем, создающих микроперегрузки, на РС;
• отсутствием экипажа и бортовых систем на ТГК «Прогресс».
Это позволяет выделить еще одно направление для проведения экспериментов на МКС — эксперименты с использованием транспортных кораблей. Одна из наиболее актуальных областей для исследований — эксперименты по изучению конвекции, для проведения которых используются пассивные режимы ориентации ТГК [3].
Для решения задач управления и контроля научной аппаратуры (НА) на РС МКС и за ее пределами
функционирует информационно-управляющая система (ИУС). Эта система представляет собой сложный программно-аппаратный комплекс с различными интерфейсами обмена (CAN, RS, Ethernet, MIL) [4].
Перед отправкой на РС МКС вся НА проходит длительный цикл наземной подготовки. Основными этапами подготовки являются испытания на наземном комплексе отработки (НКО) и контрольно-испытательной станции (КИС).
Для сокращения времени, затрачиваемого на наземный цикл испытаний, возникла задача модернизации существующих этапов наземной подготовки аппаратуры [5].
этапы наземной подготовки научной аппаратуры
Космические эксперименты, проводимые на МКС, подразделяются на автоматические и проводимые в ручном режиме. С помощью ИУС проводятся эксперименты по обоим направлениям.
Например, эксперимент «Терминатор» проводится в автоматическом режиме [6], а в КЭ по изучению Земли «Ураган» используются ручные приборы наблюдения — экипаж наводит на исследуемые объекты фотографическую, фото-и видеоспектральную аппаратуру через иллюминаторы [7].
В настоящее время, вне зависимости от типа эксперимента, интеграция НА в состав РС МКС включает в себя следующие этапы, которые проводятся головным предприятием-разработчиком космического комплекса и постановщиком эксперимента:
• разработка и согласование конструкторской документации;
• изготовление опытного образца НА для конструкторско-доводочных испытаний (КДИ);
• проведение КДИ опытного образца НА;
• проведение испытаний опытного образца для КДИ на НКО и на комплексном стенде (КС) КИС;
• изготовление летного образца НА;
• проведение комплексных испытаний летного образца аппаратуры;
• проведение эксперимента на борту РС МКС.
Глобально весь процесс испытаний можно разделить на два блока:
• испытания с целью проверки логики работы аппаратуры;
• испытания для проверки работоспособности аппаратуры в условиях, близких к условиям эксплуатации (аппаратные проверки).
Проверка логики работы аппаратуры проводится на НКО и КС с использованием программного обеспечения ИУС, а аппаратные проверки проводятся как до испытаний на НКО (входной контроль), так и после — в КИС (электрические испытания и др.).
После завершения всего комплекса наземных испытаний аппаратуры начинается этап летных испытаний.
Основным недостатком существующей схемы является длительный цикл проверок корректности логики работы аппаратуры. Это обусловлено тем, что при выявлении ошибок в программном обеспечении (ПО) образца НА он отправляется на доработку, после чего проводится повторный цикл испытаний. Так как совместно с ИУС проводятся различные эксперименты, в т. ч. и с зарубежными компаниями, процесс отправки и доставки аппаратуры приводит к увеличению времени, затрачиваемого на проверку аппаратуры.
Проведение испытаний аппаратной части научной аппаратуры
Процесс экспериментальной отработки аппаратной части стандартизирован и подразделяется на автономные и комплексные испытания.
Автономные испытания необходимы для проверок образца НА, работающего автономно, а комплексные проводятся для проверок функционирования НА в составе реального аппаратного комплекса РС МКС.
Испытания аппаратной части включают в себя большое количество различных проверок. Например, при проведении автономных испытаний выделены следующие виды проверок:
• проверка работоспособности НА в предельных режимах эксплуатационных требований (климатические, динамические, термовакуумные, акустические испытания);
• выявление и устранение ненадежных элементов НА и недопустимых режимов и условий работы электро-радиоизделий и комплектующих;
• подтверждение соответствия НА требованиям техзадания;
• подтверждение ресурса НА;
• проверка безопасности НА на опасность поражения человека током и пожара;
• проверка правильности выбора материалов и покрытий НА, включая оценку пожаробезопасности материалов;
• проверка требований по надежности и безопасности НА;
• отработка и коррекция конструкторской документации.
Во время комплексных испытаний с опытным образцом для КДИ проводятся следующие проверки:
• проверка электрических интерфейсов НА;
• проверка работоспособности НА при ее совместном функционировании со служебными системами СМ РС МКС в условиях, близких к реальным условиям эксплуатации;
• проверка выполнения требований по надежности и безопасности НА и безопасности экипажа;
• примерка для подтверждения правильности разработки механического крепления НА.
Объем наземной экспериментальной отработки определяется для каждой аппаратуры индивидуально, исходя из требований назначения и условий эксплуатации, и приводится в «Комплексной программе экспериментальной отработки», выпускаемой на этапе разработки рабочей конструкторской документации.
Существующая схема проверок аппаратной части используется с начала эксплуатации РС МКС и позволяет обнаруживать недостатки в работе аппаратной части до доставки аппаратуры на Российский сегмент.
Проведение испытаний на наземном комплексе отработки
Испытания на НКО являются одним из наиболее важных этапов испытаний. Основным назначением данного вида испытаний служит проверка логики работы НА совместно с ИУС РС МКС. Основные документы для проведения испытаний — программа и методика испытаний, протокол информационно-логического сопряжения между ИУС РС МКС и НА.
Стоит отметить, что обычно процесс разработки данных документов представляет собой довольно трудоемкий процесс.
Однако, стандартизированные интерфейсы обмена между ИУС и полезной нагрузкой в части передачи телеметрической информации (ТМИ), выдачи управляющих воздействий и передачи целевой информации позволяют стандартизировать разработку данных документов. Фактически постановщику эксперимента предоставляется готовый шаблон, который необходимо лишь дополнить спецификой конкретной НА. Благодаря такому подходу сокращается время на разработку документации, время проведения испытаний, и понижается процент типовых ошибок при их проведении.
В начале испытаний проверяемая аппаратура интегрируется в состав НКО (рис. 1).
г.1
л м
£ "
Г; БГВ-1М1
СЧ I
§ вспн
■4}
и БИТС2-12
ГНМ1Н
см
МКО БИТС2-12
НКО СМ
Рис. 1. Интеграция аппаратуры «Терминатор» в состав наземного комплекса отработки: БИТС — бортовая информационно-телеметрическая система; БРИ — блок размножения интерфейсов; БCВ-М1 — блок синхронизации времени модернизированный; БСК — блок силовой коммутации; БСКЭ5-32 — блок силовой коммутации электронный; БСПН — блок синхронизации с полезными нагрузками; МКО — мультиплексный канал обмена; НКО — наземный комплекс отработки; СМ — служебный модуль; ТВМ1-Н — терминальная вычислительная машина 1 — «Наука»
Наземный комплекс отработки ИУС представляет собой совокупность реальных приборов ИУС и набор персональных компьютеров. Каждое звено решает соответствующие ему задачи [8].
Отработка на НКО сопряжена с решением следующих задач:
• проверка корректности реакции на управляющие массивы цифровой информации;
• проверка корректности формирования ТМИ в ответ на выданную команду;
• проверка корректности формирования ТМИ с оперативными данными о работе аппаратуры;
• проверка корректности логики обмена файлами с целевой информацией;
• проверка парирования нештатных ситуаций.
Как было сказано ранее, несмотря на стандартизированный и унифицированный состав НКО и ПО ИУС,
являющейся средством испытаний, при выявлении ошибок в работе ПО НА их устранение занимает много времени.
Для снижения времени на отработку логики работы аппаратуры существующая схема подготовки НА была модернизирована с помощью внедрения метода ранней функциональной интеграции.
Данный метод заключается в проведении проверок работы ПО ИУС и НА до непосредственной доставки аппаратуры на НКО. Применимость такого подхода обусловлена возможностью загрузки ПО НА на виртуальную машину, имеющую характеристики, идентичные бортовому образцу НА, и проведения испытаний с ПО ИУС без реального образца НА.
За счет применения данного подхода до доставки НА на НКО возможно выявление и исправление следующих наиболее часто встречающихся ошибок в работе ПО:
• некорректное формирование телеметрических пакетов НА;
• некорректная обработка сопроводительной информации, предоставляемой ИУС (данные баллистики, прогноз движения станции, точное время);
• некорректные сетевые настройки ПО НА;
• некорректная работа базовых алгоритмов ПО в части обработки команд (например, смена режима работы, выдача запрашиваемой информации и др.).
В результате внедрения описанного метода после доставки образца на НКО существенно снижается вероятность необходимости модификации ПО НА. Существующие этапы наземной подготовки эксперимента в рамках НКО теперь выглядят следующим образом:
• поставка виртуальной машины с ПО НА на НКО;
• автономная проверка ПО НА совместно с ПО ИУС на НКО;
• изготовление опытного образца НА для КДИ;
• проведение КДИ опытного образца НА;
• проведение испытаний опытного образца для КДИ на НКО.
Стоит отметить, что еще одним достоинством описываемого метода является то, что виртуальная машина может использоваться при сопровождении проведения эксперимента. Таким образом, не требуется наличие реального образца в рамках НКО.
Проведение испытаний на кС киС
Следующим этапом проведения испытаний после завершения проверок на НКО является отработка на КС КИС.
Комплексный стенд — испытательный комплекс, содержащий реальные образцы бортовой аппаратуры, интегрированные для проверки корректности работы НА и связей образцов с различными системами РС МКС (рис. 2).
Рис. 2. Схема контрольно-испытательной станции:
АИС — автоматизированная испытательная система; БИТС — бортовая информационно-телеметрическая система; БРИ — блок размножения интерфейсов; БСВ-М1 — блок синхронизации времени модернизированный; БСКЭ5-32 — блок силовой коммутации электронный; БСПН — блок синхронизации с полезными нагрузками; КПА — контрольно-проверочная аппаратура; МКО — мультиплексный канал обмена; СОИ ВД — средства обработки информации канала выдачи данных; СМ — служебный модуль; ССБВС — система связи с бортовой вычислительной системой; СУБА — система управления бортовой аппаратурой; ТВМ — терминальная вычислительная машина; ТВМ1-Н — терминальная вычислительная машина 1 — «Наука»; ЦВМ — центральная вычислительная машина; CAN — Control Area Network (интерфейс обмена); RS — recommended standard (интерфейс обмена)
На КС проводятся как проверка аппаратной части работы НА, так и базовая проверка логики работы НА. Отсутствие полного цикла в части проверки логики работы обусловлено тщательной проверкой НА на НКО.
Важно отметить наиболее важные задачи, решаемые при испытании на КС КИС. Такими задачами являются:
• проверка электрического сопряжения по всем интерфейсам связи НА с бортовыми системами;
• отработка и проверка работоспособности НА при ее совместном функционировании с бортовыми системами РС МКС в условиях, близких к реальным, с имитацией различных воздействующих факторов;
• проверка работоспособности НА при имитации аварийных ситуаций, которые
технически возможно осуществить в наземных условиях с учетом обеспечения безопасности при проведении этих испытаний;
• оценка соответствия характеристик НА требованиям техзадания, в т. ч. выполнения требований надежности и безопасности экипажа и наземного персонала;
• проверка полноты и степени отработки конструкторской документации;
• определение технической готовности НА к летным испытаниям и проведению КЭ.
При проведении испытаний используются аппаратно-программные средства КИС. Их функционал, по большей части, аналогичен программным средствам, используемым при проверках на НКО, однако отражает специфику работы с реальной аппаратурой.
Испытания на КС КИС являются последним этапом в испытаниях аппаратно-программных решений для интеграции НА в состав РС МКС. После их завершения оборудование и ПО считаются верифицированными для доставки на МКС.
эксперименты, проводимые с помощью иуС рС мкС
В рамках интеграции нового метода, используемого при наземной подготовке проведения экспериментов, подготовка ряда экспериментов проходила по новой методике.
Один из примеров — КЭ по изучению Земли «Ураган». В составе КЭ «Ураган» функционирует большое количество различной НА. С целью расширения возможностей исследования наземных объектов на борт МКС в декабре 2019 г. доставлена НА «СОВА», которая обеспечивает автоматическое наведение и съемку по заданной программе, а также компенсацию «смаза» изображения объекта за время экспозиции [9]. Данная аппаратура прошла полный цикл наземной подготовки, в т. ч. испытания совместно с ИУС на НКО. Аппаратура «СОВА» получает от ИУС и данные баллистики, и прогноз движения станции. За счет использования метода ранней функциональной интеграции удалось существенно снизить время, затрачиваемое на проведение испытаний на НКО. В настоящее время аппаратура доставлена на РС МКС, ожидается начало проведения летных испытаний.
С использованием ИУС возможно проведение экспериментов не только на РС МКС, но и на ТГК «Прогресс». ТГК «Прогресс» позволяет провести исследования на высотах, недостижимых для полета спутника, например, для изучения верхних слоев атмосферы. С этой целью на ТГК «Прогресс» будет размещен атмосферный зонд, снабженный специальной НА, а также устройство выталкивания зонда и трос, обеспечивающий соединение зонда с ТГК.
Все эксперименты на ТГК проводятся в автоматическом режиме. Например, эксперимент по изучению конвективного тепломассообмена в условиях микрогравитации с использованием НА «Дакон-П» [10]. Перед расстыковкой со станцией аппаратура устанавливается экипажем внутри ТГК и подключается к бортовым системам. Эксперимент проводится в автономном полете ТГК, после его выполнения осуществляется повторная стыковка ТГК со станцией. Научная аппаратура «Дакон-П» возвращается на борт РС МКС для проведения дальнейших исследований. Наличие канала связи между РС МКС и ТГК делает возможной реализацию механизма управления средствами ИУС. За счет наличия различных интерфейсов обмена в составе ИУС возможно получать информацию о ходе эксперимента во время его проведения, получать и предварительно обрабатывать целевые данные, а также предоставлять сопроводительные данные. В настоящее время эксперимент находится на стадии наземной подготовки.
Эксперимент по изучению верхних слоев атмосферы с использованием НА «Космический трал» также проводится в автоматическом режиме и предполагает задействование экипажа в подготовительных работах. После выполнения задач ТГК в составе МКС экипаж устанавливает пусковое устройство и готовит НА к работе. ТГК отстыковывается от МКС и переходит на орбиту высотой ~180-200 км. Перед развертыванием тросовой системы корабль ориентируется так, чтобы выталкивание зонда произошло в направлении к Земле. Развернутая тросовая система будет совершать орбитальный полет, постепенно снижаясь под действием сопротивления атмосферы без затрат топлива. При этом будут исследоваться темп понижения орбиты, маятниковые, поперечные и продольные
колебания троса, взаимодействие зонда с набегающим потоком воздуха и другие физические характеристики. При достижении кораблем высоты ~170 км тросовая система будет разделена путем отрезания троса от корабля, после чего зонд сгорит в плотных слоях атмосферы, а ТГК будет затоплен в заданном районе [11]. Отработка данной аппаратуры также будет проходить на НКО, а управление будет осуществляться средствами ИУС. Эксперимент находится на стадии наземной подготовки, в скором времени ожидается поставка виртуальной машины с ПО НА для проведения автономных испытаний совместно с ИУС СМ.
Еще одним экспериментом, подготовка которого проводилась по описанной методике, стал эксперимент «Терминатор», НА для него была доставлена на борт РС МКС в декабре 2019 г. Целью эксперимента является наблюдение в видимом и ближнем ИК-диапазонах спектра слоистых образований на высотах верхней мезосферы -нижней термосферы в окрестности солнечного терминатора.
Эксперимент прошел все стадии наземной подготовки. Первоначально разработчиками аппаратуры «Терминатор» на НКО была поставлена виртуальная машина со штатным ПО «Терминатор». Единственным отличием стало наличие программных «заглушек» в ПО для решения проблемы его работы с реальной аппаратурой.
Научная аппаратура состоит из двух комплектов: «Терминатор-Надир» и «Терминатор-Лимб». Комплект «Терминатор-Надир» предназначен для проведения наблюдений эмиссионного слоя в непосредственной окрестности солнечного терминатора так, чтобы земная поверхность и тропосферная облачность находились в тени, а эмиссионный слой был освещен Солнцем.
Каждый из комплектов НА состоит из блока электроники (БЭ), поворотного кронштейна, четырех камер и комплекта кабелей. Блок электроники выполнен в компактном корпусе, устанавливается на поворотный кронштейн или на панель интерьера станции и состоит из модуля одноплатного компьютера, модуля питания и модуля сменного винчестера. БЭ оснащен электросоединителями для подключения камер,
электропитания, сети Ethernet и светодиодными индикаторами для контроля экипажем состояния аппаратуры. БЭ предназначен для следующего:
• управления камерами при проведении сеанса эксперимента;
• обеспечения питания камер;
• приема массивов информации одновременно от четырех камер по четырем независимым друг от друга каналам передачи информации, каждый из которых реализован с помощью интерфейса USB2.0, со скоростью передачи вплоть до 60 Мбит/с по каждому каналу;
• сбора вспомогательной служебной информации (опроса термодатчиков, установленных на тепловыделяющих элементах блока БЭ) для последующего ее включения в формат научной информации;
• накопления и передачи полученных массивов информации от камер в ИУС по каналу Ethernet для последующего сброса по каналам связи на Землю;
• обработки, сжатия и записи полученных от камер массивов информации на сменные винчестеры;
• получения командного слова от ИУС по каналу Ethernet 10Base-T/100Base-T;
• синхронизации внутреннего времени НА с бортовым временем.
С помощью виртуальной машины без реального образца НА были проверены базовые интерфейсы работы в части:
• отправки телеметрии;
• отработки команд;
• проверки базовых алгоритмов работы, в т. ч. по генерации тестового набора целевой информации;
• проверки проведения программной перепрошивки ПО «Терминатор»;
• корректности обработки и получения сопроводительной информации (баллистических данных, точного времени);
• корректности сетевых настроек аппаратуры.
За счет такой схемы наземные испытания с реальным образцом на НКО прошли без замечаний, что позволило в кратчайшие сроки перейти к испытаниям в КИС.
В период работы МКС-62 были проведены первые сеансы связи с аппаратурой. Перед каждым сеансом работы аппаратуры на НКО была проведена отработка пакетов с управляющей информацией для НА «Терминатор». Для данных проверок использовалась виртуальная
машина со штатным ПО «Терминатор», которая была предоставлена разработчиками НА на этапе наземной подготовки. Виртуальная машина НА «Терминатор» интегрирована в состав НКО, с ее помощью проводятся испытания пакетов с управляющей информацией для данного КЭ. В настоящее время все полученные пакеты были корректны как по структуре, так и по логике работы.
За период работы МКС-61/62 было получено ~20 Гб научных и сопроводительных данных. Данные копируются средствами ИУС и передаются на Землю через радиосистему передачи информации РС МКС. Целевая информация «Терминатор» представляет собой двоичные файлы с результатами съемок, а также файлы с сопроводительной информацией о месте проведения съемок. Все файлы должны обрабатываться на Земле. Пример обработанной целевой информации приведен на рис. 3.
Рис. 3. Примеры изображений, получаемых научной аппаратурой «Терминатор» при выполнении сеансов «Терминатор-Надир»
На основе полученной целевой информации был сделан вывод о наличии засветки в получаемых снимках, а также о попадании в поле зрения камер посторонних предметов, расположенных за бортом. Для устранения первой проблемы принято решение о коррекции ПО «Терминатор». Стоит отметить, что коррекция ПО ИУС не требуется. Для решения второй проблемы требуется переориентация камер с помощью экипажа.
Аппаратура функционирует и в настоящее время. Замечаний к ее работе не выявлено, что показывает актуальность описываемых методов.
заключение
Процесс интеграции НА на борт РС МКС является комплексной задачей. Для ее решения необходимо провести ряд наземных испытаний для проверок как аппаратной, так и программной частей.
В статье рассмотрен модернизированный подход к интеграции НА в рамках наземной подготовки с применением метода ранней функциональной интеграции ПО НА и ПО ИУС. Унификация и стандартизация аппаратно-программных средств и документации позволяют повысить качество испытаний и избежать типовых ошибок при их проведении. Использование виртуальных машин позволяет устранить базовые ошибки в работе ПО НА до ее непосредственной доставки на НКО и КИС.
Описанный подход успешно применяется в рамках подготовки НА для реализации КЭ на модулях МЛМ и СМ. Это, например, КЭ «Ураган» с НА «Икарус» [12, 13], КЭ «Напор-мини РСА», «Монитор всего неба» [ 14—16], КЭ «Изгиб» с НА «Дакон-П» и «Космический трал» и др. На примере КЭ «Терминатор» в статье рассмотрено применение описанного подхода.
Список литературы
1. Марков А.В., Сорокин И.В. Малые исследовательские модули МКС — для российской науки // Полет. 2011. № 2. С. 3-12.
2. Беляев М.Ю. Научные эксперименты на космических кораблях и орбитальных станциях. М.: Машиностроение, 1984. С. 264.
3. Беляев М.Ю., Карасев Д.В., Матвеева Т.В., Рулев Д.Н. Грузовые корабли «Прогресс» в программах орбитальных станций (к 40-летию первого в мире полета грузового корабля к орбитальной станции) // Космическая техника и технологии. 2018. № 1(20). С. 23-39.
4. Воронин Ф.А., Дунаева И.В. Информационно-управляющая система для проведения научных экспериментов на Международной космической станции // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2017. Т. 16. № 1. С. 20-30.
5. Беляев М.Ю. Пути и методы повышения эффективности целевого использования орбитальных станций / Проблемы и задачи повышения эффективности программ исследований на космических кораблях и орбитальных станциях // В сб. «Расчет, проектирование, конструирование и испытания космических систем». Ракетно-космическая техника. Труды. 2011. Сер. XII. Вып. 1-2. С. 16-27.
6. Эксперимент «Терминатор». Режим доступа: https://www.energia.ru/ru/iss/ re se arche s/study/15.html (дата обращения 12.08.2019 г.).
7. Богатырев В.А., Гусев В.Ф., Рязан-цев В.В., Черемисин М.В. Комплексный мониторинг лесов текущими и перспективными средствами ДЗЗ Российского сегмента МКС // Материалы XLVII Научных чтений памяти К.Э. Циолковского. Калуга, 2012. 142 с.
8. Воронин Ф.А., Пахмутов П.А., Сумароков А.В. О модернизации информационно-управляющей системы Российского сегмента Международной космической станции // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2017. № 1. C. 109-122. DOI 10.18698/0236-3933-20171-109-122.
9. Беляев Б.И., Беляев М.Ю., Боро-вихин П.А., Голубев Ю.В., Ломако А.А. Рязанцев В.В., Сармин Э.Э., Сосенко В.А. Система автоматической ориентации научной аппаратуры в эксперименте «Ураган» на Международной космической станции // Космическая техника и технологии. 2018. № 4(23). С. 70-80.
10. Аюкаева Д.М., Бабушкин И.А., Беляев М.Ю., Зильберман Е.А., Матвеева Т.В., Сидоров А. С. Эксперименты по изучению конвективных течений с аппаратурой «Дакон-П» на ТГК «Прогресс» // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение.
2019. Т. 18. № 1.С. 7-17. Э01 10.18287/25417533-2019-18-1-7-17.
11. Аюкаева Д.М., Беляев М.Ю., Геча В.Я., Геча Э.Я., Матвеева Т.В. Эксперимент по изучению верхних слоев атмосферы с помощью тросовой системы на базе ТГК «Прогресс» // Материалы 52-х Научных чтений памяти К.Э. Циолковского. Калуга, 2017. С. 145-147.
12. Волков О.Н., Воронин Ф.А., Назаров Д.А., Харчиков М.А. Решение задач управления научной аппаратурой «ИКАРУС» в Международной кооперации по изучению миграции животных с борта РС МКС // Материалы 52-х Научных чтений памяти К.Э. Циолковского. Калуга, 2017. С. 161.
13. Беляев М.Ю., Воронин Ф.А., Харчиков М.А. Контроль перемещения животных на Земле с помощью научной аппаратуры, установленной на Российском сегменте Международной космической станции // Лесной вестник. 2019. Т. 23. № 4. С. 49-58.
14. Воронин Ф.А., Харчиков М.А. Сопровождение проведения научных экспериментов на Международной космической станции (на примере эксперимента «Напор-Мини РСА») // РАН, ГК «Роскосмос», Комиссия РАН по разработке научного наследия пионеров освоения космического пространства, МГТУ имени Н.Э. Баумана. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015. С. 363-364.
15. Микрин Е.А., Бродский И.Э., Степанов Ю.А., Гусев С.И., Пахмутов П.А., Воронин Ф.А., Бусарова Д.А. Реализация на СМ МКС космического эксперимента «Напор-МиниРСА» с системой оптических телескопов // Тезисы докладов Научно-практической конференции «Научные исследования и эксперименты на МКС», 9-11 апреля 2015 г. М.: ИКИ РАН, 2015.
16. Воронин Ф.А., Назаров Д.С. Разработка программного обеспечения информационно-управляющей системы Международной космической станции (на примере научных экспериментов «ТЕРМИНАТОР», «МВН», «БТН-М2», «ИПИ-500») // РАН, ГК «Роскосмос», Комиссия РАН по разработке научного наследия пионеров освоения космического пространства. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015. С. 366.
Статья поступила в редакцию 23.10.2019 г. Окончательный вариант — 07.07.2020 г.
Reference
1. Markov A.V., Sorokin I.V. Malye issledovatel'skie moduli MKS — dlya rossiiskoi nauki [Small research modules of the ISS for Russian science]. Polet, 2011, no. 2,pp. 3-12.
2. Belyaev M.Yu. Nauchnye eksperimenty na kosmicheskikh korablyakh i orbital'nykh stantsiyakh [Scientific experiments on spacecraft and space stations]. Moscow, Mashinostroeniepubl., 1984. 264p.
3. Belyaev M.Yu., Karasev D.V., Matveeva T.V., Rulev D.N. Gruzovye korabli «Progress» v programmakh orbital'nykh stantsii (k 40-letiyu pervogo v mire poleta gruzovogo korablya k orbital'noi stantsii) [Progress cargo vehicles in orbital-station programs (dedicated to the 40th anniversary of the world's first cargo vehicle space flight to an orbital station)]. Kosmicheskaya tekhnika i tekhnologii, 2018, no. 1(20),pp. 23-39.
4. Voronin F.A., Dunaeva I.V. Informatsionno-upravlyayushchaya sistema dlya provedeniya nauchnykh eksperimentov na mezhdunarodnoi kosmicheskoi stantsii [Information-control system for performing scientific experiments on the International Space Station]. Vestnik Samarskogo universiteta. Aerokosmicheskaya tekhnika, tekhnologii i mashinostroenie, 2017, vol. 16, no. 1, pp. 20-30.
5. Belyaev M.Yu. Puti i metody povysheniya effektivnosti tselevogo ispol'zovaniya orbital'nykh stantsii / Problemy i zadachi povysheniya effektivnosti programm issledovanii na kosmicheskikh korablyakh i orbital'nykh stantsiyakh [Ways and means to improve the efficiency of the designated use of space stations. Challenges increase the effectiveness of research programs on space ships and space stations]. Raketno-kosmicheskaya tekhnika. Trudy. Ser. XII. Korolev: RKK «Energiya»publ., 2011, issue1-2, pp. 16-27.
6. Eksperiment «Terminator» [Terminator experiment]. Available at: https://www.energia.ru/ru/iss/researches/study/15. html (accessed 12.08.2019).
7. Bogatyrev V.A., Gusev V.F., Ryazantsev V.V., Cheremisin M.V. Kompleksnyi monitoring lesov tekushchimi i perspektivnymi sredstvami DZZ Rossiiskogo segmenta MKS [Comprehensive monitoring of forests by current and future means of remote sensing of the Russian segment of the ISS]. Materials of 52 Scientific readings in memory of K.E. Tsiolkovsky, Kaluga, 2012. 142 p.
8. Voronin F.A., Pakhmutov P.A., Sumarokov A.V. O modernizatsii informatsionno-upravlyayushchei sistemy Rossiiskogo segmenta Mezhdunarodnoi kosmicheskoi stantsii [On information-control system modernization introduced in the Russian segment of International Space Station]. Vestnik MGTU im. N.E. Baumana. Ser. Priborostroenie, 2017, no. 1, pp. 109-122. DO110.18698/0236-3933-2017-1-109-122.
9. Belyaev B.I., Belyaev M.Yu., Borovikhin P.A., Golubev Yu.V, Lomako A.A. Ryazantsev V.V., Sarmin E.E., Sosenko V.A. Sistema avtomaticheskoi orientatsii nauchnoi apparatury v eksperimente «Uragan» na Mezhdunarodnoi kosmicheskoi stantsii» [Automatic positioning system for science hardware in «Uragan» experiment on the ISS]. Kosmicheskaya tekhnika i tekhnologii, 2018, no. 4(23), pp. 70-80.
10. Ayukaeva D.M., Babushkin I.A., Belyaev M.Yu., Zil'berman E.A., Matveeva T.V., Sidorov A.S. Eksperimenty po izucheniyu konvektivnykh techenii s apparaturoi «Dakon-P» na TGK «Progress» [Experiments on the study of convective flows with the equipment Dakon-P at the TGC Progress]. Vestnik Samarskogo universiteta. Aerokosmicheskaya tekhnika, tekhnologii i mashinostroenie, 2019, vol. 18, no. 1, pp. 7-17. DO110.18287/2541-7533-2019-18-1-7-17.
11. Ayukaeva D.M., Belyaev M.Yu., Gecha V.Ya, Gecha E.Ya., Matveeva T.V. Eksperiment po izucheniyu verkhnikh sloev atmosfery s pomoshch'yu trosovoi sistemy na baze TGK «Progress» [An experiment to study the upper atmosphere using a cable system using Progress transport vehicle]. Materials of 52 Scientific readings in memory of K.E. Tsiolkovsky. Kaluga, 2017. Pp. 145-147.
12. Volkov O.N., Voronin F.A., Nazarov D.A., Kharchikov M.A. Reshenie zadach upravleniya nauchnoi apparaturoi «IKARUS» v Mezhdunarodnoi kooperatsii po izucheniyu migratsii zhivotnykh s borta RS MKS [Solving the problems of management of scientific equipment ICARUS in the International cooperation on the study of animal migration from the ISS RS]. Materials of 52 Scientific readings in memory of K.E. Tsiolkovsky, Kaluga, 2017, p. 161.
13. Belyaev M.Yu., Voronin F.A., Kharchikov M.A. Kontrol' peremeshcheniya zhivotnykh na Zemle s pomoshch'yu nauchnoi apparatury, ustanovlennoi na Rossiiskom segmente Mezhdunarodnoi kosmicheskoi stantsii [Monitoring the movement of animals on Earth using scientific equipment installed on the Russian segment of the International Space Station]. Lesnoi vestnik, 2019, vol. 23, no. 4, pp. 49-58.
14. Voronin F.A., Kharchikov M.A. Soprovozhdenie provedeniya nauchnykh eksperimentov na Mezhdunarodnoi kosmicheskoi stantsii (na primere eksperimenta «Napor-Mini RSA») [Support of scientific experiments at the International Space Station (for example, Napor-Mini RSA experiment)]. Russian Academy of Sciences, the State Corporation Roscosmos, the Commission of the RAS on developing scientific heritage of the pioneers of space exploration, MGTU named after N.E. Bauman. Moscow, MGTU im. Baumana publ., 2015, pp. 363-364.
15. Mikrin E.A, Brodskii I.E., Stepanov YuA, Gusev S.I., Pakhmutov P.A., Voronin F.A., Busarova D.A. Realizatsiya na SM MKS kosmicheskogo eksperimenta «Napor-MiniRSA» s sistemoi opticheskikh teleskopov [Performing of the space experiment Napor-mini RSA with a system of optical telescopes on the ISS RS]. Abstracts of Scientific-practical conference Research and experiments on the ISS, IKI RAN, 9-11 April 2015.
16. Voronin F.A., Nazarov D.S. Razrabotka programmnogo obespecheniya informatsionno-upravlyayushchei sistemy Mezhdunarodnoi kosmicheskoi stantsii (na primere nauchnykh eksperimentov «TERMINATOR», «MVN», «BTN-M2», «IPI-500») [Software development of information-control system on the ISS (on the example of scientific experiments TERMINATOR, MVN, BTN-M2, IPI-500)]. Russian Academy of Sciences, the State Corporation Roscosmos, the Commission of the RAS on developing scientific heritage of the pioneers of space exploration, MGTU named after N.E. Bauman. Moscow, MGTU im. Baumana publ., 2015. P. 366.
