Научная статья на тему 'ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ СКАФАНДРА ДЛЯ ВНЕКОРАБЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ'

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ СКАФАНДРА ДЛЯ ВНЕКОРАБЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

CC BY
117
27
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ВНЕКОРАБЕЛЬНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ КОСМОНАВТА / КОСМИЧЕСКИЙ СКАФАНДР / СИСТЕМА ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ / КОММЕРЧЕСКИЙ ПРОДУКТ

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Калери А.Ю., Бронников С.В., Бубеев Ю.А., Рожков А.С., Исаев Г.Ф.

В настоящей статье рассматриваются вопросы макропроектирования системы отображения информации (СОИ) космического скафандра, используемого для выполнения внекорабельной деятельности. Предложены внешние и внутренние критерии, математическая постановка задачи оптимизации СОИ. На основе анализа деятельности космонавта разработаны требования к СОИ, среди которых ряд новых, ранее не выдвигавшихся: наличие интерфейсов СОИ с бортовыми системами пилотируемого космического аппарата; поддержка навигации космонавта на внешней поверхности станции; отображение требуемых фрагментов бортовых инструкций; просмотр полученных с помощью фото- или видеокамеры изображений; отображение текущих физиологических параметров космонавта и выдача рекомендаций по оптимизации его функционального состояния. Предложена концепция построения двухуровневой СОИ. Первый уровень разрабатывается на базе высоконадежных элементов с необходимым уровнем резервирования. Аналогом СОИ первого уровня являются существующие средства отображения скафандра. СОИ второго уровня создается на базе коммерческих продуктов. Предлагается создавать СОИ второго уровня на базе коммерческого планшетного компьютера (возможно в сочетании с очками или проектором). Этот подход ускоряет процесс проектирования и соответствует имеющейся в настоящее время в российской и иностранной космической технике тенденции построения бортового оборудования на базе готовых коммерческих продуктов. Однако, он требует уделять больше внимания (по сравнению с традиционным подходом) разработке требований к СОИ, которые послужат основой для ее модернизации. Предложенный подход может применяться при проектировании СОИ других сложных систем.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Калери А.Ю., Бронников С.В., Бубеев Ю.А., Рожков А.С., Исаев Г.Ф.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

DESIGNING DATA DISPLAY SYSTEM OF SPACESUIT FOR EXTRAVEHICULAR ACTIVITIES

The paper discusses issues involved in top-level design of a Data Display System (DDS) for a spacesuit used for extravehicular activities. It proposes external and internal criteria, and math statement of the problem of the DDS optimization. Based on the analysis of crew activities, DDS requirements were developed, which include some new requirements that had never been set before: Availability of interfaces between the DDS and onboard systems of the manned spacecraft; support for crew navigation on the outer surface of the space station; display of the required fragments from the onboard manuals; review of images obtained using a photographic or video camera; display of the current physiological parameters of the crew and provision of recommendations for optimizing his functional status. A concept for constructing a two-layer DDS is proposed. The first level is developed on the basis of highly reliable elements with a required degree of redundancy. An analogue of the first-level DDS is the existing spacesuit display equipment. The second-level DDS is built on the basis of commercial off-the-shelf components. It is proposed to develop the second-level DDS on the basis of a commercial tablet PC (possibly in conjunction with glasses or a projector). This approach is in line with the currently existing trend in Russian and foreign space engineering to build the onboard equipment on the basis of commercial off-the-shelf components. This speeds up the design process, but also imposes stricter requirements on the development and management of requirements for the systems, which are the basis for design, conduct of tests, operations management, upgrading. The proposed approach can also be used in the design of DDS for other complex systems.

Текст научной работы на тему «ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ СКАФАНДРА ДЛЯ ВНЕКОРАБЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

УДК 629.78.047.8.001.2:004.353

проектирование системы отображения информации скафандра для внекорабельной деятельности

© 2015 г. Калери А.Ю.1, Бронников С.в.1, Бубеев Ю.А.2, рожков А.С.1, исаев г.Ф.1

1 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

2 Институт медико-биологических проблем РАН (ИМБП РАН) Хорошевское шоссе, 76 А, г. Москва, Российская Федерация, 123007, e-mail: info@imbp.ru

В настоящей статье рассматриваются вопросы макропроектирования системы отображения информации (СОИ) космического скафандра, используемого для выполнения внекорабельной деятельности. Предложены внешние и внутренние критерии, математическая постановка задачи оптимизации СОИ. На основе анализа деятельности космонавта разработаны требования к СОИ, среди которых ряд новых, ранее не выдвигавшихся: наличие интерфейсов СОИ с бортовыми системами пилотируемого космического аппарата; поддержка навигации космонавта на внешней поверхности станции; отображение требуемых фрагментов бортовых инструкций; просмотр полученных с помощью фото- или видеокамеры изображений; отображение текущих физиологических параметров космонавта и выдача рекомендаций по оптимизации его функционального состояния. Предложена концепция построения двухуровневой СОИ. Первый уровень разрабатывается на базе высоконадежных элементов с необходимым уровнем резервирования. Аналогом СОИ первого уровня являются существующие средства отображения скафандра. СОИ второго уровня создается на базе коммерческих продуктов. Предлагается создавать СОИ второго уровня на базе коммерческого планшетного компьютера (возможно в сочетании с очками или проектором). Этот подход ускоряет процесс проектирования и соответствует имеющейся в настоящее время в российской и иностранной космической технике тенденции построения бортового оборудования на базе готовых коммерческих продуктов. Однако, он требует уделять больше внимания (по сравнению с традиционным подходом) разработке требований к СОИ, которые послужат основой для ее модернизации. Предложенный подход может применяться при проектировании СОИ других сложных систем.

Ключевые слова: внекорабельная деятельность космонавта, космический скафандр, система отображения информации, коммерческий продукт.

DESIGNING DATA DISPLAY SYSTEM

of spacesuit for extravehicular activities

Kaleri A.Yu.1, Bronnikov S.V.1, Bubeev Yu.A.2, Rozhkov A.S.1, Isaev G.F.1

1 S.P. Korolev Rocket and Space Public Corporation Energia (RSC Energia) 4A Lenin str, Korolev, Moscow region, 141070, Russian Federation, e-mail:post@rsce.ru

2 Institute of Biomedical Problems RAS (IMBP RAS) 76A Horoshevskoe shosse, Moscow, 123007, Russian Federation, e-mail: info@imbp.ru

The paper discusses issues involved in top-level design of a Data Display System (DDS) for a spacesuit used for extravehicular activities. It proposes external and internal criteria, and math statement of the problem of the DDS optimization. Based on the analysis of crew activities, DDS requirements were developed, which include some new requirements that had never been set before: Availability of interfaces between the DDS and onboard systems of the manned spacecraft; support for crew navigation on the outer surface of the space station; display of the required fragments from the onboard manuals; review of images obtained using a photographic or video camera; display of the current physiological parameters of the crew and provision of recomтendations for optimizing his functional status. A concept for constructing a two-layer DDS is proposed. The first level is developed on the basis of highly reliable elements with a required

degree of redundancy. An analogue of the first-level DDS is the existing spacesuit display equipment. The second-level DDS is built on the basis of commercial off-the-shelf components. It is proposed to develop the second-level DDS on the basis of a commercial tablet PC (possibly in conjunction with glasses or a projector). This approach is in line with the currently existing trend in Russian and foreign space engineering to build the onboard equipment on the basis of commercial off-the-shelf components. This speeds up the design process, but also imposes stricter requirements on the development and management of requirements for the systems, which are the basis for design, conduct of tests, operations management, upgrading. The proposed approach can also be used in the design of DDS for other complex systems.

Key words: crew extravehicular activities, space suit, data display system, commercial off-the-shelf component.

^ЛЕРИ Am БРОННИКОВ C.B. БУБЕЕВ ЮА.

РОЖКОВ А.С. ИСАЕВ Г.Ф.

КАЛЕРИ Александр Юрьевич — инструктор-космонавт-испытатель 1 класса, руководитель НТЦ РКК «Энергия», e-mail: alexander.kaleri@rsce.ru

KALERI Alexandеr Yur'evich — Instructor-First class test Pilot-Cosmonaut, Head of STC at RSC Energia, e-mail: alexander.kaleri@rsce.ru

БРОННИКОВ Сергей Васильевич — кандидат технических наук, начальник отделения РКК «Энергия», e-mail: sergey.bronnikov@rsce.ru

BRONNIKOV Sergey Vasil'evich — Candidate of Science (Engineering), Head of Division at RSC Energia, e-mail: sergey.bronnikov@rsce.ru

БУБЕЕВ Юрий Аркадьевич — доктор медицинских наук, профессор, заведующий отделом ИМБП РАН, e-mail: bubeev@imbp.ru

BUBEEV Yury Arkad'evich — Doctor of Medical Science, Professor, Head of Department at IMBP RAS, e-mail: bubeev@imbp.ru

РОЖКОВ Александр Сергеевич — заместитель начальника отдела РКК «Энергия», e-mail: alexander.rozhkov@rsce.ru

ROZHKOV Alexandеr Sergeevich — Deputy Head of Department at RSC Energia, e-mail: alexander.rozhkov@rsce.ru

ИСАЕВ Геннадий Федорович — ведущий инженер РКК «Энергия», e-mail: post@rse.ru ISAEV Gennady Fedorovich — Lead Engineer at RSC Energia, e-mail: post@rse.ru

Актуальность проблемы

В процессе развития пилотируемой космонавтики интенсивно развивается внекора-бельная деятельность (ВКД) космонавта вне герметичных объемов пилотируемых космических аппаратов (ПКА), выполняемая в скафандрах [1, 2]. ВКД требуется для решения многих задач в космосе, в частности, без проведения ВКД невозможно создание и поддержание в работоспособном состоянии орбитальной космической станции.

Деятельность космонавта при выполнении ВКД связана с процессами сбора, передачи, обработки разнообразной информации. Обеспечение космонавта в процессе ВКД необходимой информацией в формах и видах, удобных для восприятия и выполнения необходимых действий и процедур, осуществляется с помощью специальных технических средств. Скафандры «Орлан», применяемые в настоящее время на МКС, включают компьютер, жидкокристаллический дисплей и другие средства отображения информации для космонавта, которые в значительной степени определяют эффективность и надежность его деятельности. Поэтому совершенствование средств отображения информации скафандра является актуальной задачей.

постановка задачи

Под средствами отображения информации понимается совокупность технических и программных средств, обеспечивающих предоставление человеку-оператору необходимых данных. Средства отображения информации объединяются понятием «система отображения информации» (СОИ) [3]. Процесс проектирования СОИ как сложной системы состоит из двух этапов: внешнего проектирования (макропроектирования) и внутреннего проектирования (микропроектирования). Микропроектирование СОИ связано с разработкой элементов системы (конструкции, параметров, программного обеспечения, режимов эксплуатации и т. п.).

В настоящей статье рассматриваются вопросы макропроектирования, которое включает в себя решение функционально-структурных вопросов СОИ в целом: определение целей создания системы и круга решаемых ею задач, описание действующих на систему факторов, выбор показателей эффективности и определение оптимальной структуры системы.

Общий подход к проектированию структуры СОИ заключается в следующем. Основной внешний критерий СОИ — эффективность деятельности космонавта в скафандре:

Е = Дрк, Тк ), где рк — надежность, или безошибочность (правильность) решения стоящих перед космонавтом задач ВКД; Тк — показатель временных затрат космонавта на выполнение задач ВКД.

Внутренним критерием СОИ, на основе которого должен проектироваться ее облик, являются полные затраты на систему ^СОИ, которые складываются из трех составляющих: затрат на производство (изготовление) системы Сп, затрат на подготовку космонавтов к работе с системой отображения Ск и эксплуатационных расходов С. Полные приведенные затраты определяются соотношением: WCОИ = С + Е (С + С ),

СОИ э н^ к п''

где Ен — нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных затрат.

В общем случае СОИ скафандра включает в себя:

• средства зрительной и акустической индикации О = {О1, ..., Ош|, где т — количество средств индикации;

• вычислительные средства V = {У1, ..., Vn}, где п — количество вычислительных средств;

• интерфейсные средства I = {11, ..., I }, где г — количество интерфейсных средств;

• внутренние каналы связи К = {К1, ..., К} где q — количество каналов связи.

Под оптимальным вариантом построения СОИ понимается тот, который обеспечивает реализацию заданных функций СОИ с минимальными затратами.

Задача выбора оптимального варианта построения СОИ ставится в виде:

W,

СОИ ^ т5ш,

где S — структура СОИ, S = {О, V, I, К} при выполнении следующих ограничений:

• функциональные требования:

^ г зад г зад г

^СОИ = {' '"'Г }, где I — количество заданных функций СОИ;

• требования по надежности выполнения функций: р1 > р™ для I = 1,1;

• ограничение на массу (МСОИ) и габариты (е ): М < Мзад; е

1Ш \Оо4/- "СОИ ^ 1У1 ' О,

~>оЬ

<

5 зад ЭаЬ '

где а — конструктивные блоки, а = 1, М ; М — общее количество блоков, из которых состоит СОИ; Ь — размер блока, Ь = {х, у, г};

• эргономические требования;

• иные требования, к которым относятся, например, требования к кабельной сети.

анализ деятельности космонавта в скафандре и определение новых задач Сои

Рассмотрим особенности деятельности космонавта в скафандре. Во время ВКД при работе в скафандре космонавты имеют ограниченный

обзор через остекление гермошлема. Внешняя поверхность МКС представляет собой протяженную конструкцию со сложным рельефом, который постоянно меняется в процессе эксплуатации после установки нового оборудования. Работа на такой поверхности предполагает умение космонавта ориентироваться при любой светотеневой обстановке и в связи с этим хорошо помнить размещение элементов на поверхности станции. Работа при ВКД требует от космонавта больших физических усилий и умения контролировать свое физическое состояние.

Деятельность космонавта в скафандре включает решение трех групп задач.

Первая группа задач:

• контроль работы скафандра;

• идентификация возможных нештатных ситуаций;

• принятие мер по парированию нештатных ситуаций.

Вторая группа — это целевые задачи ВКД:

• перемещение космонавта из текущего его положения в заданное место на внешней поверхности станции;

• перемещение оборудования;

• выполнение заданных работ, например, монтаж оборудования, контроль состояния оборудования;

• получение изображений для анализа состояния оборудования на Земле.

Третья группа — это контроль собственного состояния.

требования к Сои скафандра

Для выполнения задач первой группы СОИ должна соответствовать следующим функциональным требованиям:

• отображение текущих значений параметров, характеризирующих работу систем скафандра;

• отображение результатов контроля работы систем скафандра;

• выдача сообщений о возникновении состояний систем скафандра, требующих внимания космонавта, при возникновении нештатных ситуаций;

• отображение данных о величине резервного времени для штатных и нештатных режимов работы скафандра;

• выдача рекомендаций по действиям космонавта.

Для выполнения задач второй группы СОИ должна соответствовать следующим требованиям:

• наличие оперативных интерфейсов СОИ с бортовыми системами, содержащими информацию, необходимую космонавту в процессе

выполнения ВКД (системой навигации, системой управления, фото-, видеокамерами, системой поддержки деятельности экипажа, включающей бортовые инструкции, средствами автоматизации деятельности). Интерфейсы могут использовать имеющуюся бортовую голосовую аппаратуру радиосвязи и сеть Wi-Fi;

• поддержка навигации космонавта (отображение плана внешней поверхности станции, текущего положения космонавта, оптимального маршрута следования в заданную точку, обеспечение возможности ввода космонавтом или персоналом цУП заданного местоположения, в которое космонавт должен переместиться, определение оптимального маршрута, расчет и отображение времени перемещения в заданную точку, выдача голосовых, текстовых подсказок по изменению направления движения, предупреждений при прохождении опасных участков);

• отображение нужных фрагментов бортовых инструкций, включающих текст, специальные символы, схемы, изображения; обеспечение возможности выбора требуемого раздела, перехода по внутренним ссылкам по команде космонавта, цУП или автоматически, в соответствии с внутренней логикой бортовой инструкции;

• прием в режиме реального времени изображений от фото- или видеокамеры, их просмотр с целью наведения камеры, оптимизации условий съемки, контроля качества изображений;

• наличие возможности выдачи любой необходимой дополнительной информации для экипажа, переданной из цУП.

Для решения задач третьей группы СОИ должна соответствовать следующим требованиям:

• отображение интегральной оценки функционального состояния, прогноза профессиональной работоспособности и функциональной надежности деятельности [4];

• выдача сообщения о наличии неблагоприятных изменений функционального состояния, включая развитие утомления и переутомления;

• автоматическая выдача предупредительного сигнала о существенном нарушении (потере) оператором работоспособности при возникновении состояний, представляющих реальную угрозу;

• выдача рекомендаций по необходимым мероприятиям оптимизации или коррекции состояния, отображение вариантов прогноза профессиональной работоспособности и функциональной надежности деятельности с учетом их проведения или не проведения [5].

СОИ должна отвечать эргономическим требованиям. Нормативные документы организации диалога космонавта, одетого в скафандр,

при выполнении ВКД отсутствуют. Поэтому эргономические требования формируются на основе имеющегося опыта и результатов исследовательских и экспериментальных работ.

При разработке СОИ скафандра должны выполняться общие эргономические требования ГОСТ Р 50948-2001 «Средства отображения информации индивидуального пользования. Общие эргономические требования и требования безопасности», ГОСТ Р 50949-2001 «Средства отображения информации индивидуального пользования. Методы измерений и оценки эргономических параметров и параметров безопасности» с учетом особенностей конструкции скафандров.

Общим требованием к размещению элементов СОИ является то, что они не должны затруднять деятельность космонавта. Возможна установка элементов СОИ с помощью легкосъемных фиксаторов, что позволит снять их, если они мешают выполнению каких-то конкретных действий.

Из опыта проведения ВКД известно, что наиболее удобными местами размещения элементов СОИ являются рукав, грудь, шлем, стекло шлема скафандра.

Минимальный размер символов и пиктограмм 2 > 20 мм.

Рекомендуется использовать шрифт черного цвета, цветные пиктограммы и графику на белом фоне.

Видимость/читаемость символов на световой и теневой сторонах орбиты настраиваются с помощью, например, регулируемой яркости, контрастности, использования шторок и подсветки.

Расстояние между тумблерами и клавишами должно быть =22 мм. Они должны отделяться друг от друга буртиками для исключения случайной выдачи команд.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Минимальные и максимальные усилия, на которые должны быть рассчитаны тумблеры и клавиши, выбираются, исходя из конструкции перчаток скафандра. Должна быть организована механическая или информационная обратная связь для подтверждения факта выдачи команды.

Интерфейс космонавта с СОИ должен разрабатываться таким образом, чтобы требовалось минимальное количество управляющих воздействий.

Для оперативной поддержки работы космонавта необходимо иметь каналы передачи как звуковой, так и зрительной информации.

Управляющие воздействия космонавт должен иметь возможность выдавать рукой (с помощью тумблеров, кнопочных переключателей, сенсорных экранов) или голосом.

Представленные эргономические требования в соответствии с ГОСТ В 29.00.002-2005 должны уточняться в процессе выполнения программы эргономического обеспечения, предусматривающей исследовательские и экспериментальные работы на этапе технического предложения и эскизного проектирования системы.

концепция построения Сои

Для выполнения указанных выше требований предлагается создание двухуровневой СОИ.

Первый уровень разрабатывается на базе высоконадежных элементов с необходимым уровнем резервирования. Аналогом СОИ первого уровня являются существующие средства отображения скафандра. В современном российском скафандре «Орлан-М-ВК» для ВКД в качестве средств представления информации использованы: жидкокристаллический индикатор, светодиоды, система голосовой связи. На рис. 1 показан космонавт при подготовке скафандра к ВКД.

Рис. 1. Подготовка скафандра к внекорабельной деятельности: 1 — жидкокристаллический индикатор

Светодиоды скафандра находятся на остеклении шлема и позволяют в условиях плохой освещенности или в полной темноте идентифицировать возникшую нештатную ситуацию в работе скафандра. СОИ первого уровня выполняет первую группу задач.

СОИ второго уровня создается на базе автономного коммерческого оборудования, которое размещается на скафандре в качестве навесного и обеспечивает выполнение второй и третьей групп задач. В случае отказа СОИ второго уровня экипаж продолжает выполнение задач ВКД с меньшей эффективностью. Следствием отказа СОИ второго уровня (возможно, но не обязательно) будет сокращение объема выполненных работ или увеличение их длительности при обеспечении заданной безопасности. (Примечание: учитывая высокую

значимость задач третьей группы, они частично могут быть реализованы на СОИ первого уровня).

Альтернативой двухуровневой СОИ является создание СОИ, решающей все три группы задач на существующих принципах. При этом надо учитывать, что срок создания такой СОИ будет весьма значительный (более пяти лет), так как потребуется разработка ряда новых электронных компонентов, а также сложного программного обеспечения.

Подход к созданию СОИ в виде двухуровневой системы, кроме существенно более коротких сроков (один-два года) имеет следующие преимущества:

• сокращение затрат;

• поддержание СОИ на уровне последних достижений (в течение всего срока эксплуатации) за счет регулярной модификации при появлении на рынке новых соответствующих аппаратных и программных средств;

• возможность автономной разработки СОИ второго уровня практически независимо от скафандра и СОИ первого уровня;

• возможность индивидуальной адаптации СОИ второго уровня к конкретному космонавту.

Предлагается создать СОИ второго уровня на базе коммерческого планшетного компьютера (возможно, в сочетании с электронными очками, проектором). Современный планшетный компьютер совмещает функции отображения информации, вычислительной машины, выдачи управляющей информации, обмена информацией с внешними системами. При этом планшетный компьютер построен на базе унифицированных стандартных средств (операционная система, инструментальные средства разработки программного обеспечения, средства отображения высококачественной графической информации, средства беспроводной связи), что упрощает процесс разработки СОИ, позволяет использовать большое количество готовых и отработанных технических решений.

Современный планшетный компьютер имеет следующие особенности:

• является легким мобильным устройством с большим временем автономной работы;

• хорошие (продолжающие быстро улучшаться) вычислительные, сетевые и графические характеристики;

• большой выбор моделей с разнообразными параметрами и возможностями;

• беспроводное подключение с использованием Wi-Fi и Bluetooth;

• имеется сформировавшийся рынок с большим количеством крупных производителей.

тенденция использования коммерческих изделий в составе бортового оборудования космического аппарата

В настоящее время в российской и иностранной космической технике имеется устойчивая тенденция построения бортового оборудования на базе готовых коммерческих изделий (по-английски Commercial off-the-shelf (COTS)). Использование в бортовых системах космических аппаратов готовых модулей COTS ускоряет процесс проектирования, но накладывает более жесткие ограничения на разработку требований к системам, которые служат основой для проектирования, проведения испытаний, организации эксплуатации, модернизации.

В настоящее время на ПКА широко используются коммерческие фото- и видеокамеры, персональные компьютеры экипажа, сетевое оборудование, средства связи экипажа, мониторы, видеооборудование, офисные принадлежности, программное обеспечение: операционные системы, офисные программы, программы обработки изображений, средства обработки медиафайлов и многие другие изделия [6-8]. Планшетные компьютеры впервые начали использоваться на ПКА с 2012 г. (они были доставлены на МКС кораблем «Прогресс М-14М»). Использование планшетных компьютеров космонавтами внутри МКС началось с программ психологической поддержки (фильмы, книги и т. п.). Затем их стали использовать для размещения справочных материалов, радиограмм, бортовой документации. На рис. 2 показана работа космонавта (2014 г.) с бортовой документацией, размещенной на планшетном компьютере, во время проведения эксперимента.

Рис. 2. Работа космонавта с бортовой документацией (1), размещенной на планшетном компьютере

Наибольшую сложность представляет использование коммерческих изделий в условиях вакуума. Во время работ на орбитальных станциях были получены положительные результаты использования различных электронных устройств. Так, например, в настоящее время на Российском сегменте МКС российские космонавты используют портативный видеокомплекс высокого разрешения «Глиссер-М», который построен на базе коммерческой видеокамеры (рис. 3). Этот видеокомплекс, который крепится, например, на руке поверх скафандра, успешно применялся на МКС во время операций ВКД 36, ВКД 37, ВКД 37А, ВКД 38, ВКД 39 и ВКД 40 (2013-2014 гг.).

Рис. 3. Видеокомплекс «Глиссер-М» на руке космонавта в скафандре: 1 — кнопка управления (включения/выключения питания и видеозаписи); 2 — светодиодный индикатор красного света

Как показывают испытания в барокамерах, проведенные РКК «Энергия», многие современные электронные устройства, в т. ч. планшетные компьютеры, могут сохранять работоспособность в вакууме. Несколько типов планшетных компьютеров успешно прошли испытания на воздействие вакуума (от 1*10-1 до 1*10-3 мм рт. ст.) во включенном состоянии (в спящем режиме). В процессе испытаний РКК «Энергия» была подтверждена возможность выдавать команды рукой, используя сенсорный экран и работая в перчатках скафандра, на колпачки пальцев которых надеты (наклеены) специальные накладки.

Имеются варианты адаптации планшетного компьютера для использования его в вакууме при ВКД. Например, такой критичный элемент, как внутренняя аккумуляторная батарея, может быть удален, а питанием планшет будет обеспечиваться от внешней загерметизированной аккумуляторной батареи. Дисплеи ряда планшетов изготавливаются из сверхпрочного, многослойного, небьющегося стекла. Испытания, проведенные РКК «Энергия», подтвердили, что стекло некоторых планшетных компьютеров выдерживает требуемые нагрузки.

заключение

• Разработаны требования к СОИ.

• В математической постановке сформулирована задача по оптимизации СОИ скафандра для ВКД.

• Разработана концепция построения двухуровневой СОИ.

• Предложенный подход может применяться при проектировании СОИ сложных систем.

Список литературы

1. Абрамов И.П., Северин Г.И., Стоклиц-кий А.Ю., Шарипов Р.Х. Скафандры и системы для работы в открытом космосе. М.: Машиностроение, 1984. 255 с.

2. Цыганков О.С. Пятидесятилетие вне-корабельной деятельности // Космическая техника и технологии. 2015. №1(8). С. 3-16.

3. Душков Б.А., Королев А.В., Смирнов Б.А. Энциклопедический словарь: психология труда, управления, инженерная психология и эргономика, 2005 г. М.: Академический проект, Фонд «Мир», 2005. 847 с.

4. Ушаков И.Б. Общая структурная (каскадная) схема изменений профессионального здоровья в авиации // Авиакосмическая и экологическая медицина. 1994. № 5. С. 4-8.

5. Ушаков И.Б. Курс на упреждение как стратегическая задача космической биологии и медицины на современном этапе // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2011. Т. 45. № 1. С. 5-16.

6. Бронников С.В., Рожков А.С., Смирнов И.Ю. Автономный видеокомплекс космонавта «Глиссер-М» на международной космической станции // XXXVII Научные чтения, посвященные разработке научного наследия и развитию идей К.Э. Циолковского (Калуга, 17-19 сентября 2002 г.). Тезисы докладов. Изд-во РАН. С. 57.

7. Бронников С.В., Рожков А.С., Смирнов И.Ю. Применение первых персональных компьютеров на орбитальном комплексе «Мир» // XXXVIII Научные чтения, посвященные разработке научного наследия и развитию идей К.Э. Циолковского (Калуга, 16-18 сентября 2003 г.). Тезисы докладов. Изд-во РАН. С. 182.

8. Бронников С.В., Рожков А.С., Сидоров С.В. Особенности использования профессиональной видеоаппаратуры на пилотируемых космических станциях // XXXVIII Научные чтения, посвященные разработке научного наследия и развитию идей К.Э. Циолковского (Калуга, 16-18 сентября 2003 г.). Тезисы докладов. Изд-во РАН. С. 191.

Статья поступила в редакцию 15.04.2015 г.

References

1. Abramov I.P., Severin G.I., Stoklitskii A.Yu, Sharipov R.Kh. Skafandry i sistemy dlya raboty v otkrytom kosmose [Spacesuits and systems for operations in open space]. Moscow, Mashinostroeniepubl., 1984. 255p.

2. Tsygankov O.S. Pyatidesyatiletie vnekorabel'noi deyatel'nosti [50 years of extravehicular activity]. Kosmicheskaya tekhnika i tekhnologii, 2015, no. 1(8), pp. 3-16.

3. Dushkov B.A., Korolev A.V., Smirnov B.A. Entsiklopedicheskii slovar':psikhologiya truda, upravleniya, inzhenernaya psikhologiya i ergonomika, 2005 g. [Encyclopedic dictionary: labor and management psychology, engineering psychology and ergonomics]. Moscow, Akademicheskii proekt, Fond «Mir» publ., 2005. 847p.

4. Ushakov I.B. Obshchaya strukturnaya (kaskadnaya) skhema izmenenii professional'nogo zdorov'ya v aviatsii [The overall structural (cascade) scheme of changes in professional health in aviation]. Aviakosmicheskaya i ekologicheskaya meditsina, 1994, no. 5,pp. 4-8.

5. Ushakov I.B. Kurs na uprezhdenie kak strategicheskaya zadacha kosmicheskoi biologii i meditsiny na sovremennom etape [Focus on preemption as a strategic task for space biology and medicine at the present stage]. Aviakosmicheskaya i ekologicheskaya meditsina, 2011, vol. 45, no. 1, pp. 5-16.

6. Bronnikov S.V., Rozhkov A.S., Smirnov I.Yu. Avtonomnyi videokompleks kosmonavta «Glisser-M» na mezhdunarodnoi kosmicheskoi stantsii [Self-contained video system for a cosmonaut Glisser-M on the International Space Station]. XXXVII Nauchnye chteniya, posvyashchennye razrabotke nauchnogo naslediya i razvitiyu idei K.E. Tsiolkovskogo (Kaluga, 17-19 September 2002). Tezisy dokladov. RAS publ. P. 57.

7. Bronnikov S.V., Rozhkov A.S., Smirnov I.Yu. Primenenie pervykh personal'nykh komp'yuterov na orbital'nom komplekse «Mir» [The use of first personal computers onboard Mir space station]. XXXVIII Nauchnye chteniya, posvyashchennye razrabotke nauchnogo naslediya i razvitiyu idei K.E. Tsiolkovskogo (Kaluga, 16-18 September 2003). Tezisy dokladov. RAS publ. P. 182.

8. Bronnikov S.V., Rozhkov A.S., Sidorov S.V. Osobennosti ispol'zovaniya professional'noi videoapparatury na pilotiruemykh kosmicheskikh stantsiyakh [The use of professional video equipment onboard manned space stations]. XXXVIII Nauchnye chteniya, posvyashchennye razrabotke nauchnogo naslediya i razvitiyu idei K.E. Tsiolkovskogo (Kaluga, 16-18 September 2003). Tezisy dokladov. RAS publ. P. 191.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.