Юрий Михайлович Князькин , зам. генерального конструктора НПО ПМ.

Практически вся российская связь, телевидение, геодезия и навигация работают благодаря спутникам, созданным в Научно-производственном объединении прикладной механики (НПО ПМ, г.Красноярск-26). В НПО накоплен огромный опыт создания спутников самого разного назначения. В последнее время в НПО ведутся работы по развитию собственного Центра управления полетами. Для чего же предприятие, выпускающее спутники, осваивает новую сферу деятельности? Дело в том, что сложившаяся за долгие годы работы практика, когда НПО ПМ создает спутники связи, а эксплуатируют их и управляют ими другие "космические" предприятия, во многом порочна и неправильна.

В начале истории освоения космоса сеанс управления космическим аппаратом (КА) выглядел (несколько упрощенно) следующим образом.

Программа управления, составленная в соответствии с инструкцией, находится в Центре управления полетами Министерства Обороны (ЦУПе МО), оператор ЦУПа по громкоговорящей связи связывается с одним из наземных измерительных пунктов (НИПов) и сообщает оператору НИПа, какую команду выдавать на борт КА. Оператор НИПа лишь набирает номер команды, выполняя функцию передатчика, затем выдает "квитанцию": команда прошла. Решения о выходе из нестандартных ситуаций принимали разработчики КА, а непосредственно команды управления "набирали" военные.

Вспоминает заместитель генерального конструктора НПО ПМ Ю.М.Князькин: "Раньше мы полным составом - бригадой управленцев - выезжали в подмосковное Голицыно, где располагается Центр управления Министерства обороны, запускали спутник и ... обучали персонал им управлять. Всех тонкостей невозможно предусмотреть. И были, конечно, случаи, когда мы по тем либо иным причинам из-за досадных нестыковок долго не могли восстановить прервавшуюся связь со спутником."

Время шло, и появление новых типов КА выдвинуло совершенно иные требования к построению системы управления. Разработка спутников связи и ТВ-вещания народно-хозяйственного назначения (НХН) "Галс" и "Экспресс", а также появление новых заказчиков космических аппаратов поставило вопросы управления особенно остро. Естественным решением возникших проблем стал проект создания наземного комплекса управления космическими аппаратами народно-хозяйственного назначения НПО ПМ, состоящего из центрального пункта, который расположен в г.Красноярске-26 и совмещен с центром управления полетами, и двух региональных командно-измерительных станций (КИС), разработанных РНИИ КП (г.Москва), европейской и дальневосточной. И если дальневосточная (в г.Хабаровске) еще только проектируется, то европейская уже создана на средства государственного предприятия "Космическая связь" и действует в г.Гусь-Хрустальный.

В настоящий момент комплекс осуществляет управление тремя спутниками. Полная пропускная способность комплекса - 25 космических аппаратов, она будет достигнута после перевода программного обеспечения ЦУПа в многозадачную фазу UNIX.

"Наш ЦУП не ориентирован на определенный тип аппаратов. Он универсален, - продолжает свой рассказ Ю.М. Князькин , - более того, качество управления космическим аппаратом в нашем ЦУПе находится на совершенно новом уровне. Во-первых, разработчик КА (специалист НПО ПМ) участвует и в создании спутника, и в управлении. При работе на нашем ЦУПе в принципе исключена потеря аппарата, поскольку специалисты-разработчики КА и банк телеметрических данных находятся в одном месте, в любой момент оператор может получить всю необходимую для принятия решения информацию. А это уже совсем другое качество работы. Во-вторых, повысилась оперативность самой связи. Мы в течение пяти минут можем связаться с аппаратом через командно-измерительную станцию, расположенную в г.Гусь-Хрустальный, тогда как действуя через военных, мы так быстро это сделать не могли. И самое главное - теперь мы в состоянии предложить заказчику полный перечень услуг от проектирования, изготовления и запуска космического аппарата до управления и эксплуатации в течение всего срока активного существования спутника. А это колоссальная экономия средств и времени заказчика."

В настоящий момент Центр управления системой связи (Центр пользователей системы) отделен от средств управления КА (ЦУП НПО ПМ), и взаимодействие между ними осуществляется по выделенным каналам связи (телефон, телеграф), что вносит во взаимодействие между Центрами управления и Центрами пользователей системы дополнительные сложности, связанные с работой выбранного канала связи. Однако на базе ЦУП НПО ПМ активно ведутся работы по созданию Единого центра управления не только спутниками связи, но и системой спутниковой связи в целом, в частности для организации воздушного движения на территории России (ЕССС ОВД РФ) в интересах государственной комиссии РОСАЭРОНАВИГАЦИЯ. Подобное территориальное и техническое объединение средств управления в одно целое в географическом центре России качественно повышает как надежность, так и безопасность полетов над российской территорией.

Таким образом, создание ЦУПа НПО ПМ стало важным шагом на пути повышения качества управления спутниками связи. Структура наземного комплекса управления (НКУ) космическими аппаратами народно-хозяйственного назначения НПО ПМ и схема его взаимодействия с другими наземными системами управления КА представлена на рисунке. В процессе управления КА Центр управления обеспечивает выполнение следующих задач:

• проведение начальных режимов ориентации КА после отделения от ракеты-носителя и проведение начальных проверок бортовой аппаратуры;
• перевод КА в заданную точку орбиты;
• проведение сеансов радиоконтроля орбиты (РКО) и коррекции орбиты КА для поддержания необходимой баллистической структуры;
• проведение сеансов управления, состоящих из выдачи разовых команд (РК) и закладки на борт КА команднопрограммной информации (КПИ) для управления бортовой аппаратурой и бортовым программным обеспечением;
• проведение сеансов приема телеметрической информации (ТМИ) и информации "Отчет БЦВМ" (бортовой цифровой вычислительной машины) для определения работоспособности и параметров работы бортовой аппаратуры;
• прием с борта сигнала "Вызов НКУ" в случае возникновения на КА нештатной ситуации, неустраняемой автономно самим КА, и проведение необходимых операций по анализу и устранению причин неисправности;
• проведение регламентных работ с КА;
• обеспечение информационного обмена между элементами Наземного комплекса управления и взаимодействие НКУ с привлекаемыми комплексами и службами, в том числе с Центрами управления и эксплуатации систем связи, структурно не входящими в состав НКУ.

С момента отделения космического аппарата от разгонного блока контроль его состояния, выдача управляющих воздействий и информационный обмен с КА (выдача на борт РК, закладка КПИ, съем ТМИ, проведение сеансов РКО и т.д.) осуществляются командно-измерительной станцией в г.Гусь-Хрустальный. Команды на борт КА выдаются не по громкоговорящей связи, а автоматизированно, прямо с рабочего места оператора ЦУП. Этому способствует разработанное программное обеспечение с многооконным графическим интерфейсом.

Важной функцией ЦУПа является надежный контроль за состоянием КА. Для этих целей в составе ЦУПа имеются средства мгновенного контроля сигнала "Вызов НКУ" (станция ФАРМАН) и станция непосредственного приема ТМИ, созданная специалистами НПО ПМ. Быстрый прием сигнала "Вызов НКУ" особенно важен, поскольку при возникновении нештатной ситуации несколько минут могут оказаться решающими в судьбе КА и очень кстати может прийтись помощь находящихся рядом специалистов-разработчиков КА. Использование же станции непосредственного приема ТМИ позволяет получать информацию с борта КА без привлечения дополнительных средств НКУ (таких, как КИС в г.Гусь-Хрустальный или армейских), а это удешевляет эксплуатацию космических аппаратов. Контроль за состоянием КА осуществляют специальные экспертные системы анализа и диагностирования аппарата по телеметрической информации с выдачей рекомендаций по управлению. Работа этих систем сводит к минимуму процент ручных операций по управлению.

При проектировании ЦУПа уделялось особое внимание вопросам взаимодействия с пользователем, заинтересованным в управлении и эксплуатации КА, и, следовательно, в получении информации (ТМИ, отчеты БЦВМ). В результате в состав ЦУПа введены необходимые сетевые средства для подключения его к сети предприятия через файл-серверы общего доступа (в самом НПО ПМ к телеметрической информации имеют доступ через свои ПК 250 (!!!) пользователей, каждый на своем рабочем месте). Персонал ЦУПа практически мгновенно (в течение 5-15 минут вместо прежних 2-3 часов) реагирует на обнаруженную неисправность или качественное изменение состояния КА. Подобная организация труда позволяет разработчикам прогнозировать состояние КА, а не просто реагировать на факт появления неисправности.

При разработке системы программного обеспечения выдвигались особые требования к его универсальности, открытости, способности легко и быстро адаптироваться к новым элементам АСУ (новым наземным или бортовым командно-измерительным системам). Для настройки используются специальные программные средства, и уже сейчас ЦУП работает с двумя типами КА, имеющими разные бортовые командно-измерительные станции и, как следствие, разные протоколы радиолинии Земля-КА. Очевидно, будет несложным и переход к работе с другими типами КА.

ЦУП НПО ПМ рассчитан на несколько типов наземных станций и способен работать со средствами МО, что делает его универсальным средством управления. Следует отметить модульность конструкции ЦУПа НПО ПМ: он собран из стандартных элементов на базе локальной вычислительной сети (ЛВС). Точно такой же принцип применяется при поставке ЦУПа заказчику, который пожелает управлять КА самостоятельно, достаточно лишь создать программное обеспечение под решаемые задачи. Раньше для решения подобной задачи была бы необходима масса поставщиков уникального оборудования.

В настоящее время идет работа по учету рекомендаций Консультативного Комитета по Космическим Информационным Системам (при НАСА) для разработки протоколов сетей, имеющих космический сетевой сегмент. Цель - взаимная поддержка и совместимость при управлении КА, при этом имеется в виду любая отечественная или зарубежная организация, решающая проблемы, подобные проблемам ЦУПа НПО ПМ. В тракт обмена информацией ЦУП - КИС введен канал, работающий по протоколу Х.25. Это стандартная международная сеть, поддерживаемая практически всеми Агентствами.

Для надежного оперативного взаимодействия с КИС в г.Гусь-Хрустальный в состав средств ЦУПа НПО ПМ в 1995 году введена Станция космической связи. Станция обеспечивает информационный обмен между Центром управления и командно-измерительной станцией по двум каналам передачи данных, один из которых работает на базе протокола Х.25, через эту же станцию осуществляется громкая, телефонная и факсимильная связь. Занимаемая полоса - 64 кБд - выделена на КА "Горизонт"(53° в.д.) (есть разрешение на занятие еще пяти таких полос).

Центром управления полетами НПО ПМ получена государственная лицензия на "Право деятельности по исследованию и использованию космического пространства и предоставлению космических услуг." Полученный сертификат качества подтвердил это право и дал возможность участвовать в международных проектах, к примеру в проекте по созданию совместного российско-французского спутника связи СЕСАТ.

Структура наземного комплекса управления КА НПО ПМ и его взаимодействия с другими наземными системами управления КА

ГГС - громкоговорящая связь

КА - космический аппарат

КИП - командно-измерительный пункт

КИС - командно-измерительная станция

КПИ - командно-программная информация

ЛВС - локальная вычислительная сеть

МО РФ - Министерство Обороны Российской Федерации

НИП - наземно-измерительный пункт

НКУ - наземный комплекс управления

НХН - народно-хозяйственного назначения

РБ - разгонный блок

РК - разовая команда

РКО - радиоконтроль орбиты

ТЛФ - телефонная связь

ТМИ - телеметрическая информация

ЦУП - центр управления полетом