:

Работы Института Прикладной Математики им. М.В. Келдыша по космической тематике.

1.Институт проводит проектно-баллистические исследования, участвуя в разработке сложных отечественных и международных космических проектов. В его стенах рождены и в дальнейшем успешно развиты и реализованы многие приоритетные космические проекты. Первый искусственный спутник Земли, полет к Луне с передачей на Землю первых фотографий ее невидимой с Земли стороны (Луна-3), первый спутник Луны (Луна-10), первые полеты к Венере и Марсу, первые искусственные спутники Венеры (Венера-9) и (Венера-10) и панорамы, переданные на Землю с ее поверхности, - далеко не полный перечень этих проектов. В Институте впервые предложены методы пассивной ориентации космических аппаратов, гравитационные маневры, используемые для целенаправленного изменения траектории космического аппарата. Проведена разработка проблемы определения астрономических постоянных и эфемерид планет по наблюдениям за движением КА и естественных небесных тел. Впервые в мировой практике определены количественные характеристики поля тяготения Луны по наблюдениям за движением ее искусственного спутника (Луна-10). Построена модель поля, положенная в основу проектирования и управления полетом всех отечественных лунных станций. Уточнены значения постоянных тяготения Земли и Луны, динамического сжатия Венеры. Построена высокоточная релятивистская теория движения внутренних планет. Уточнены на три порядка координаты кометы Галлея, что позволило осуществить тесное сближение КА (Вега-1), (Вега-2) с этой кометой.

В Институте решена проблема навигационного обеспечения уникального эксперимента по радиокартографированию Венеры с помощью космического комплекса (Венера-15), (Венера-16),. Полученные высокоточные навигационные данные положены в основу первых карт и атласа Венеры, созданных в нашей стране.

2. В последние годы в Институте совместно с НИИПМЭ МАИ выполнен большой комплекс проектно-баллистических исследований (баллистика, навигация, управление движением) возможности эффективного использования электро-ракетных двигателей (ЭРД) в качестве маршевых двигателей при полетах КА в космосе. Показано, что с помощью КА с ЭРД и современными легкими солнечными батареями можно реализовать широкий спектр задач: исследования астероидов, комет и малых спутников планет с доставкой в ряде случаев грунта с их поверхности на Землю; изучение Меркурия, Плутона и других "трудных планет". На основе этих исследований совместно с организациями науки ( ИКИ, ГЕОХИ РАН, НИИПМЭ МАИ) и промышленности ( НПО им.Лавочкина ) разработан приоритетный проект доставки на Землю реликтового вещества Солнечной системы - проект полета КА с ЭРД к Фобосу в 2004-2005 г.г. с забором и доставкой на Землю образцов его грунта ( ИПМ - головная организация по баллистике и навигации). Предлагаемые в нем технические решения позволяют создать в нашей стране КА нового поколения с ЭРД, который был бы базовым для многих программ и достаточно дешевым при реализации полетов в современных экономических условиях, т.к. опирается на использование ракет-носителей среднего класса. Проект отвечает национальным интересам нашей страны, привлекателен для широкой международной кооперации. К настоящему времени по контракту с Российским космическим агентством (РКА) выполнен и защищен НИР ("Экспедиция"), разработаны и представлены в РКА для защиты Технические предложения (проект "Марс-Фобос-Грунт" ).

3. Созданный по инициативе академика М.В.Келдыша Баллистический Центр ИПМ, начиная с запуска первого ИСЗ, успешно решает сложные задачи баллистико-навигационного обеспечения полетов пилотируемых кораблей ("Восток", "Восход", "Союз"), долговременных орбитальных станций ("Салют" и "Мир" ), многоразовой космической системы ( "Буран" ), автоматических КА научного назначения ("Луна", "Венера", "Марс", "Вега", "Фобос-2" , "Астрон", "Гранат", "Интербол-1-2" и др.). Выполнен большой комплекс работ по баллистике, навигации и управлению полетом долговременной орбитальной станции "Мир", пилотируемых транспортных кораблей "Союз", предназначенных для доставки на станцию основных экспедиций и экспедиций посещения, автоматических научных модулей ("Квант", "Спектр", "Природа"), грузовых кораблей "Прогресс". В ходе полета этих космических аппаратов выполнены в реальном масштабе времени работы по приему и обработке траекторных измерений, поступающих по каналам связи от станций слежения, определению траекторий и прогнозированию движения указанных КА, определению параметров маневров, обеспечивающих сближение и стыковку транспортных кораблей со станцией, спуск и посадку пилотируемых кораблей в заданный район страны, потопление завершивших работу грузовых кораблей. Для решения указанных задач созданы эффективные математические модели, методы и алгоритмы, системное и специальное математическое обеспечение ЭВМ, инструментальные и диалоговые средства.

4. В Институте выполнен важный комплекс работ по созданию бортового программного обеспечения орбитального корабля "Буран" и программного обеспечения наземного комплекса предстартовой подготовки ракеты-носителя. Сотрудники Института принимали участие в разработке алгоритмов системы управления движением орбитального корабля "Буран" на жизненно важном участки его полета-участке спуска и посадки на аэродром, осуществляли математическое моделирование работы этой системы и верификацию ее бортового программного обеспечения.

Выполнен большой комплекс работ по математическому моделированию траекторий движения многоразовой системы "Энергия" - "Буран" на всех участках полета. Разработаны алгоритмы и программы, позволяющие моделировать с необходимой точностью движение орбитального корабля (ОК) "Буран" на наиболее ответственном участке необратимых операций-спуска ОК в атмосфере и посадки на Землю. При этом учитывались его сложная аэродинамическая форма, работа бортовых алгоритмов навигации, управления и стабилизации, ошибки внешнетраекторных измерительных средств, возмущенное состояние атмосферы. Разработан банк быстрого счета аэродинамических характеристик ОК, положенный в основу моделирования движения ОК ведущими организациями-разработчиками МОМа и МАЛА. В Институте на базе эталонного банка и банка быстрого счета выполнен большой объем моделирования (около 3000 траекторий), на котором совместно с НПО АП МОМ исследована работоспособность бортовых алгоритмов автономного управления ОК.

Баллистическим центром ИПМуспешно проведены оперативные работы по баллистике, навигации и управлению полетом в ходе первого летного испытания носителя "Энергия" и испытания этого носителя совместно с орбитальным кораблем "Буран" .

5. В последние годы в Институте разработана и успешно развивается аппаратно-программная система для небесно-механического обеспечения научных экспериментов в космосе. Созданы алгоритмы, методики, системное и специальное программное обеспечение, с помощью которых проводится прием и обработка навигационных измерений, определение орбиты и прогнозирование движения космического аппарата, расчет и оперативная выдача небесно-механических данных о движении аппарата и небесных тел для планирования и проведения научных экспериментов на борту КА, для физической интерпретации их результатов, проектирования и подготовки новых научных миссий в космосе. В настоящее время развиваются программные средства для долговременного хранения больших объемов небесно-механической информации и документирования результатов работы, средства графического отображения и связи с использованием сети "Интернет", средства автоматизации обработки навигационной информации, прикладное программное обеспечение для новых КА научного назначения ("Спектр-РГ", "Марс-Фобос-Грунт" и др.).

С помощью этой системы в Институте успешно выполнены работы по небесно-механическому обеспечению всех научных экспериментов, выполненных на КА "Гранат", "Интербол-1-2", работ по дистанционному зондированию Земли с орбитального комплекса "Мир" (программа "Природа") и др, полученные данные оперативно передавались в ИКИ, и НПО им.Лавочкина ("Гранат", "Интербол-1-2" ), ИРЭ РАН ("Мир") и были использованы для планирования научных экспериментов и интерпретации их результатов. В рамках Программы международного научного сотрудничества указанные данные были размещены в специальном разделе сети "Интернет" и активно использовались исследователями США (NASA), Европейского космического агенства и др. (более 30 зарубежных организаций).

Вернуться на начальную страницу

 

 

Copyright c KIAM, Ballistic Center

webmaster: den@kiam1.rssi.ru