В Самаре создан способ управлять спутниками "со спущенными колесами"

Современные технологии в области космических исследований активно развиваются, и одним из ключевых направлений является совершенствование систем управления малыми космическими аппаратами (МКА).

В Самарском университете им. академика С.П. Королева создана новая программа, которая значительно облегчает управление движением таких спутников в экстремальных или внештатных ситуациях. Эта инновационная разработка позволяет космическим аппаратам дольше сохранять стабильность и функционировать даже при отказе основных систем, словно "ехать на спущенных колесах", обеспечивая тем самым более надежное выполнение миссий.

Малые космические аппараты играют важную роль в изучении околоземного пространства, предоставляя ценные данные для научных и прикладных задач. Управление их угловым движением — одна из сложнейших задач, требующая точных и адаптивных алгоритмов. Как пояснил доцент Межвузовской кафедры космических исследований Самарского университета Андрей Крамлих, новая программа оптимизирует этот процесс, повышая устойчивость и эффективность работы МКА в условиях, когда стандартные методы управления могут оказаться недостаточными.

Результаты этой разработки были опубликованы в авторитетном научном издании "Мехатроника, автоматизация, управление", что свидетельствует о высоком уровне исследования и его значимости для отрасли. Внедрение подобных алгоритмов открывает новые перспективы для расширения возможностей малых космических аппаратов, позволяя им дольше оставаться в рабочем состоянии и обеспечивать стабильную передачу данных, что особенно важно для долгосрочных космических миссий и мониторинга Земли.

В современных космических аппаратах (МКА) крайне ограничены размеры и масса оборудования, что существенно сужает возможности по установке запасных компонентов или дублирующих систем на борту. Это создает серьезные риски, поскольку в процессе эксплуатации износ деталей или неожиданные поломки могут привести к отказу ключевых систем, особенно системы управления, от которой зависит успешное выполнение космической миссии. Если управление аппаратом нарушается, вся миссия оказывается под угрозой, что требует поиска новых решений для повышения надежности и устойчивости МКА.

В Самарском университете ученые разработали инновационные методы управления угловым движением космических аппаратов, способные эффективно функционировать даже при значительной деградации или частичном выходе из строя управляющих устройств. Эти подходы позволяют сохранить контроль над ориентацией аппарата в пространстве, что критически важно для выполнения научных задач, поддержания связи и корректировки орбиты.

Для наглядности можно представить ситуацию, когда вы управляете автомобилем с двумя или тремя почти спущенными колесами — движение становится крайне затруднительным, но при грамотном управлении и адаптации можно избежать аварии и добраться до пункта назначения. Аналогично, новые системы управления МКА способны компенсировать повреждения и продолжать работу, минимизируя риски для миссии.

Таким образом, разработанные в Самарском университете технологии открывают новые перспективы в области космических исследований, позволяя значительно повысить надежность и долговечность космических аппаратов даже в условиях ограниченного пространства и ресурсов на борту. Это важный шаг вперед в обеспечении безопасности и эффективности космических полетов в будущем.

В экстремальных условиях остановка транспортного средства становится невозможной, и при этом отсутствуют запасные колеса, которые могли бы помочь в случае неисправности. В такой ситуации водителю приходится адаптировать стиль вождения: во-первых, снижать скорость, а во-вторых, более активно и точно управлять рулём, чтобы сохранить контроль над автомобилем. Это означает, что режим управления существенно отличается от стандартного, привычного для водителя. Если же подобная критическая ситуация возникнет у беспилотного аппарата, то алгоритмы управления должны быть заранее запрограммированы в систему автопилота, чтобы обеспечить безопасное и эффективное реагирование на нештатные обстоятельства, подчеркнул исследователь.

Стоит отметить, что в космической технике срок службы аппаратов традиционно увеличивается за счёт внедрения резервных систем — своеобразных «запасных колёс», которые позволяют компенсировать возможные отказы и тем самым повышают надёжность миссии. Однако наличие таких резервов увеличивает массу и снижает полезную нагрузку космического аппарата, что является значительным ограничением. Поэтому разработчики постоянно ищут баланс между надёжностью и эффективностью использования ресурсов.

Таким образом, создание адаптивных и интеллектуальных систем управления, способных самостоятельно корректировать поведение в нестандартных ситуациях, становится ключевым направлением в развитии как наземного, так и космического транспорта. Это позволяет не только повысить безопасность, но и оптимизировать эксплуатационные характеристики техники в условиях ограниченных ресурсов и повышенных рисков.

В современных условиях управления многофункциональными космическими аппаратами (МКА) важна не только надежность, но и универсальность программных решений. Одним из возможных подходов является внедрение сложных программных комплексов, способных управлять МКА, однако они требуют настройки значительно большего количества параметров по сравнению с предлагаемым алгоритмом, что усложняет их интеграцию и адаптацию к различным аппаратам, отметили специалисты в вузе.

В отличие от таких комплексных систем, новая разработанная программа обладает универсальностью и не привязана к конкретной модели МКА, что позволяет адаптировать ее для управления практически любым космическим аппаратом, подчеркнул Крамлих. Это качество значительно расширяет возможности эксплуатации и продлевает срок службы аппаратов, поскольку программа способна эффективно работать даже при существенном износе механизмов.

Однако за возможность сохранять управление изношенным МКА приходится платить увеличением времени выполнения маневров — оно возрастает в три раза. Тем не менее, программа обеспечивает контроль над движением аппарата даже в критических условиях, когда целостность его механизмов составляет всего около пяти процентов от первоначального состояния, пояснил Крамлих. Таким образом, внедрение данной программы открывает новые перспективы в поддержании работоспособности космических аппаратов на протяжении длительного времени, снижая риски и затраты на их обслуживание и замену.

Современные космические аппараты требуют высоконадежных систем управления, способных эффективно функционировать даже в условиях различных сбоев и отказов. В связи с этим, специалист Самарского университета ставит перед собой задачу разработки инновационных программных решений, которые обеспечат сохранение управления многоцелевыми космическими аппаратами (МКА) при возникновении различных типов отказов систем. Такие разработки позволят значительно повысить устойчивость и безопасность космических миссий, минимизируя риски, связанные с техническими неполадками. Исследование, посвященное этой важной проблеме, выполнено при поддержке Российского научного фонда, что подчеркивает значимость и актуальность данной работы для отечественной науки и космической отрасли. В перспективе результаты этого проекта могут стать основой для создания новых стандартов в области управления космическими аппаратами, способствуя развитию отечественных технологий и укреплению позиций России в космической сфере.

Источник и фото - ria.ru