ЖУРНАЛ «СТА» №3/2004

РАЗ РА БО Т КИ / КОСМОНА В Т ИК А 25 СТА 3/2004 www.cta.ru бия в учебном процессе академии. «Можаец2» был запущен в 1997 году под именем «Зея». «Можаец3» функ- ционирует на орбите более полутора лет и используется в учебном процессе академии, а также для проведения на- учных экспериментов [1]. В качестве бортового комплекса управления (БКУ) в этих МКА высту- пал радиотехнический комплекс «ДО- КА», разработанный НИЛАКТ (г. Ка- луга). Для проведения экспериментов, посвящённых исследованию влияния неблагоприятных факторов космиче- ского пространства на работу совре- менных полупроводниковых приборов, использован комплект аппаратуры «Призма». Также на борту установлен комплект навигационной аппаратуры потребителя (НАП) КНС «ГЛОНАСС». «Можаец4» должен был стать очеред- ным КА серии со штатным набором бортовой аппаратуры. Однако руковод- ство ВКА им. А.Ф. Можайского решило не останавливаться на достигнутом. К тому же не устраивали некоторые аспек- ты применения комплекса «ДОКА». Не- маловажной причиной создания нового комплекса бортовой аппаратуры яви- лось обращение предприятий промыш- ленности с просьбой разработать и уста- новить на МКА аппаратуру для измере- ния интенсивности импульсного излу- чения наземного источника в оптиче- ском диапазоне с целью проведения ис- следований в рамках создания перспек- тивных орбитальных оптических кана- лов связи. В академии был объявлен конкурс на оптимальное техническое решение в области разработки ориги- нального бортового радиотехнического комплекса и аппаратуры для проведе- ния натурного эксперимента (аппарату- ра «Облик»), по результатам которого был выбран предложенный авторами данной статьи проект, основанный на использовании в составе бортовой аппа- ратуры управляющих промышленных микроконтроллеров. Проект предусмат- ривал организацию БКУ МКА на базе двух спаренных микроконтроллеров для решения следующих задач: ● приём и дешифрация команд и про- грамм управления от наземного ком- плекса управления; ● управление аппаратурой «Призма»; ● управление аппаратурой «Облик»; ● управление остальными подсистема- ми КА (системой ориентации, НАП и др.). В штатном режиме один из контрол- леров предназначался для управления непосредственно аппаратурой «Облик», а второй решал все остальные задачи БКУ. Оба контроллера имели независи- мые источники питания, и в случае вы- хода из строя одного из них второй брал решение его задач на себя. Так было реализовано аппаратное и программное резервирование. БКУ представлял со- бой распределённую вычислительную сеть с независимыми узлами, взаимно дополняющими друг друга. Структурная схема такого БКУ пред- ставлена на рис. 1. «В С ё БЫЛО ВПЕРВЫЕ И ВНОВЬ …» Высокая стоимость доставки разра- батываемой аппаратуры к месту функ- ционирования и невозможность кор- рекции её работы после запуска порож- дают требование минимального риска отказа создаваемой аппаратуры. При традиционном подходе к созданию космической техники это обеспечива- ется проведением большого объёма на- земных испытаний как отдельных бло- ков, так и всей аппаратуры КА в целом, что требует значительных временных и материальных затрат на разработку не- обходимой стендовой базы для каждо- го из испытываемых параметров. Су- ществующая практика создания кос- мической техники предусматривает построение бортовых систем КА в виде уникальных экземпляров, предназна- ченных для решения только тех задач, для которых они создавались. В резуль- тате на разработку и, главное, испыта- ние уходили годы. Но в нашем случае такой подход был неприемлем ввиду жёстких временных ограничений, ко- торыми обуславливалась поставленная задача. К тому же достаточно скром- ные объёмы финансирования и огра- ниченное количество исполнителей требовали принятия принципиально новых решений. Предложенный подход во многом шёл вразрез с традиционным и осно- вывался на использовании характери- стик составных частей создаваемой ап- паратуры, которые гарантировались производителем. Эти характеристики в общем подходили под ограничения, накладываемые спецификой запуска и функционирования КА, но практиче- ски не имели под собой прецедентов реального использования в отечествен- ной космонавтике. В целом работа по созданию борто- вой аппаратуры сводилась к выполне- нию ряда действий, а именно: ку- пил–собрал–настроил–проверил–за- пустил. От исполнителей требовался лишь опыт применения и программи- рования микроконтроллеров, а тако- вой имелся. Все это позволило реали- зовать предложенный проект до стадии действующего макета менее чем за 2 месяца. При защите разработанного проекта авторы сознательно шли на опре- делённый риск и были неоднократно подвергнуты критике, основным дово- дом которой было отсутствие реальных опытных данных, подтверждающих возможность длительного функциони- рования предложенного состава аппа- ратуры в жёстких условиях космиче- ского пространства. Это и ряд других причин привели к тому, что исходный проект был сущест- венно сокращён: было принято реше- ние разрабатывать аппаратуру «Облик» в виде отдельного блока бортовой аппа- ратуры, а существующий комплекс бор- товых средств оставить без изменений. «К АК СТРОИЛИ …» Аппаратура «Облик» предназначена для приёма и измерения интенсивно- сти импульсного излучения (длитель- ность 9 нс) наземного источника в оп- тическом диапазоне в ходе экспери- мента по организации оптического ка- нала связи. Периферийные модули ТМС КПТРЛ ИО СУ СА СУ ДА СУ Процессорная плата Шина ISA Информационно-управляющая шина (RS-232/RS-485/CAN) ДС, АС Условные обозначения: ТМС — телеметрическая система; КПТРЛ — командно-программная траекторная радиолиния; СУ —система управления; ИО СУ — исполнительные органы СУ; СА СУ — служебная аппаратура СУ; ДА СУ — датчиковая аппаратура СУ; ДС — дискретные сигналы; АC — аналоговые сигналы. Рис. 1. Структурная схема бортового комплекса управления (проектный вариант)