Разбираемся: как работает пульт управления космическим кораблём?

Ночной режим:

Хотели бы вы хоть раз почувствовать себя в роли настоящего космонавта?  Ощутить выпрыгивающее сердце на старте, рёв оживающей многотонной махины, норовящей разогнать вас до безумных скоростей, и, наконец… невесомость? Уверен, вы бы за это многое отдали. Возможно, немного позже, когда Blue Origin или кто-нибудь ещё поставит на конвейер суборбитальные полеты и у вас накопится лишняя сотня тысяч баксов, вы пересечёте линию Кармана и таки ощутите себя настоящим астронавтом (не космонавтом!). Но есть альтернатива. И сегодня мы постараемся немного приобщиться к нелёгкому ремеслу космонавтов и посидеть за штурвалом «Союза», который вот уже почти шестьдесят лет надёжно доставляет людей в космос.

Не знаю, испытывали ли вы подобный интерес, но меня всегда интересовало то, что люди делают на своих работах. Конечно, в первую очередь это относительно редкие и в то же время сложные профессии учёного, писателя, хирурга, космонавта. Благо, сейчас посмотреть, послушать и даже научиться чему-то у профи из самых разных сфер деятельности не составляет никакого труда. Почти никакого. Попробуйте нагуглить программу подготовки космонавтов. Ну как, преуспели? Пойдите ещё дальше: попытайтесь найти, чем именно занимается экипаж после отделения третьей ступени, когда заканчивается видеотрансляция. У нас на канале есть замечательная серия видео от Европейского космического агентства по всем этапам работы «Союза» от стартового стола и до приземления в Казахстане, но даже из него вы узнаете лишь крохотную часть о рабочих буднях космонавтов и астронавтов во время полета.

Как нет хирурга, не умеющего обращаться со скальпелем, нет современного космонавта (тайконавты не в счет), не сидевшего за пультом «Нептун-МЭ».

Пульт Космонавтов «Нептун-МЭ»

Этот девайс — главный рабочий инструмент экипажа при полетах на МКС. Ещё задолго до установки «Союза» на стартовую площадку каждый из трёх участников полета оттачивает свои действия на тренажере до автоматизма. «Но ведь полёт «Союза» полностью автоматический!» Вот такие громкие слова обычно лучше всего оживляются воображением. Мол, космонавты после выхода на орбиту, снимают скафандры залетают в бытовой отсек, открывают шампанское и празднуют выведение, пока переходной люк не откроют коллеги с МКС. Времена ручных стыковок прошли, но внутрикорабельную деятельность и проверки никто не отменял. Ещё за два часа до старта космонавты начинают работать по максимально жёстким канонам бортовой документации. Под «максимально» следует понимать точность выполнения команд до секунд. Добавьте сюда хоть и тренированный, но всё же борющийся с не самыми приятными ощущениями организм, и посыпьте нештатными ситуациями, требующих мгновенных и точнейших действий. Сближение со звёздами не всем по зубам!

Пульт космонавтов состоит из двух почти идентичных интегрированных пультов управления (ИнПУ). Один у бортинженера (левый пульт), а второй у командира (центральный пульт). У второго бортинженера (или космонавта-исследователя) пульта нет, зато есть почти вся бортовая документация и блок с предохранителями, за которым нужно глаз да глаз.  Один вопрос: что он исследует? Раньше, когда орбитальные станции были только на бумагах, именно космонавт-исследователь проводил различные эксперименты в невесомости, пока бортинженер и командир занимались непосредственно пилотированием. Интересный факт— командиром «Союза» может быть только гражданин Российской Федерации.

«Нептун-МЭ». Вид с кресла командира

Давайте рассмотрим интегрированный пульт поближе.

Интерфейс для работы с чудовищным хитросплетением из бесчисленных систем космического корабля разбит на части, которые называются «форматами». «Формат» представляет из себя кусок интерфейса, ответственный за управление и мониторинг определенной системы «Союза» или её части. Долго думал, что же предложить в качестве аналогии такого интерфейса. И лучшее к чему удалось прийти — это «Панель управления» в Windows.

Самый первый формат, который мы увидим после включения пульта, называется, [барабанная дробь], «первым форматом» (Ф1). С него можно перейти в любой другой формат.

Формат номер один (Ф1)

Панель управления Windows 10

Схожесть максимальная, отличие только в зоне приоритетной информации (выбранный формат, время, остаток топлива и т.д), независимо от выбранного формата. Хотя у нас же есть панель задач…

Зона приоритетной информации aka панель задач

Командно-сигнальное поле (КСП), наверное, самый часто используемый формат. Он состоит из двух частей — КСП левое (для бортинженера) и КСП правое (для командира). Однако стоит заметить, что с любого пульта можно вызвать, что левую, что правую часть КСП.

Изображение выше — всё командо-сигнальное поле в одном фото. Слева КСПл, справа КСПп. Если присмотреться, то можно заметить, что у бортинженера монитор цветной, а у командира монохромный. Это старая версия пульта, которую устанавливали ещё на «Союзах» серии «ТМА»: считалось, что монохромное исполнение более надёжно. На современных «МСках» оба монитора цветные, причём цветовую гамму космонавты могут менять по своему усмотрению. Сейчас в тренде салатовая. А вы думали, космонавты не играют в орбитер?

Первая часть, «командно-», говорит о том, что с помощью этого массива «плиточек» можно управлять работой различных систем корабля. А «-сигнальное» — о том, что «плиточки» отображают информацию о состоянии этих систем. Работа с командно-сигнальным полем (КСП) в «Нептунах» очень напоминает «морской бой». Сначала мы выбираем ряд (А, Б, В, Г и т.д), а потом столбец (1, 2, 3, 4), в котором находится определенная «плитка».

КСПл

Да, да, да, они не сенсорные, в отличие от восьмой «винды». Вообще эти «плитки» называют сигнализаторами или транспарантами. Наверное, аналогии с детищем Гейтса вам уже надоели, но тут ничего не поделаешь — при разработке интерфейса пультов управления действительно заимствовались некоторые принципы работы пользователя с небезызвестной операционной системой.

Управлять маркером (красной стрелкой на рис.3) можно как с пульта, так и посредством специального джойстика называющегося блоком управления маркером (БУМ). Их два: по одному для каждого пульта. Размещаются они под пультом бортинженера.

Включать/выключать сигнализаторы можно и с Земли. Причем если бортинженер или командир захочет что-то включить, и в то же время ЦУП передаст сигнал на отключение, то сигнализатор выключится — приоритет всегда у ЦУПа.

Способы управления маркером

Блок управления маркером (БУМ)

Когда «кочерга» уже порядком надоела, БУМ снимается с фиксатора и начинается  ̶м̶о̶р̶с̶к̶о̶й̶ ̶б̶о̶й̶  работа.

Crazy chicken удивлена уровнем высокотехнологичности инструмента управления космическим кораблем

Космонавтам приходиться следить за очень многими показателями и периодически передавать их на Землю. Для этих целей существует специальный формат называемый  ̶ф̶о̶р̶м̶а̶т̶о̶м̶ ̶о̶т̶о̶б̶р̶а̶ж̶е̶н̶и̶я̶ ̶з̶н̶а̶ч̶е̶н̶и̶й̶ «формой 3» («ФО3»)

«Форма 3» (ФО3)

Логика работы с форматом очень простая: у сотрудников ЦУПа есть точно такая же таблица, как и у экипажа. И когда наступает время передавать телеметрию Земле, командир (или бортинженер) просто называет цифры и значения. Например, «одиннадцать 554». Это очень облегчает работу экипажа в передаче большого массива параметров. А теперь представьте ситуацию: у вас появились сомнения по поводу герметичности первого баллона с окислителем (Poк-1), и если мы будем сидеть на формате ФО3, то как узнать, насколько плохо у нас обстоят дела? Индикатор будет подсвечиваться только когда параметр выйдет за допустимые пределы, как, например, давление в шаробаллонах (Ршб-1). Для этих целей существует другой формат, называемый «Индикатором параметров» (ИП), в котором те же параметры снабжены динамическими ползунками.

Индикатор параметров (ИП). Очень напоминает эквалайзер

Закрашенная часть шкалы показывает допустимые для этого параметра значения. Этот формат очень удобный для «бортовой» работы: экипаж может увидеть не только факт, что какие-то значения вышли за пределы нормы, но и наглядную динамику изменения значений параметров.

Если вы смотрели стримы работ в открытом космосе, то наверняка видели такую картину:

Большой дисплей в центре управления

На ней сотрудники ЦУПа могут смотреть, над какой именно частью земного шара МКС пролетает в любой момент времени. Это сделано не только для лучшей визуализации орбиты, но и для отслеживания, в каких частях трассы какими наземным измерительными пунктами (НИПами) обслуживается МКС. Основная задача любого НИПа — уточнить вектор скорости космического аппарата, а это очень важно для маневрирования сквозь орбитальный мусор.

Та же штука есть и в «Союзах». Называется она индикатором навигационным космическим (ИНК). Используется этот формат главным образом для операции спуска с орбиты, определения высоты над поверхностью Земли («H» — в левом верхнем углу), отслеживания свето-теневой зоны («Т→» — обозначает вхождение в тень, «Т←» наоборот), отслеживания зон радиовидимости. Последнее уже не актуально для «Союз-МС», так как в нём начали использовать спутниковую систему ЕКТС, которая принимает сигналы от ретрансляционной спутниковой системы «Луч», что обеспечивает непрерывную связь экипажа с ЦУПом. До установки этой системы экипаж мог связаться с Землей только пролетая в зоне радиовидимости хотя бы одного российского НИПа.

Индикатор навигационный космический «Нептун-МЭ»

Табло сигнальное (ТС) — это логическое продолжение КСП. Главное отличие — транспаранты здесь не кликабельны и горят разноцветными огоньками.

Табло сигнальное (ТС)

По типу сообщения, которое должен увидеть космонавт, транспаранты разделены на три группы: уведомительная, предупредительная и аварийная сигнализации. Транспаранты первой группы уведомляют экипаж о выполнении различных команд и при активации загораются зеленым цветом. Вторая группа предупреждает, что что-то уже идёт не так (достигаются предельные значения параметров, например, падение давления в спускаемом аппарате) и если не предпринимать никаких действий, то будет беда. Транспаранты этой группы загораются жёлтым цветом и вызывают непрерывный звуковой сигнал. Последняя группа загорается красным и включает прерывистый звуковой сигнал, когда беда уже случилась (например, авария носителя, как в случае «Союз МС-10»).

Табло сигнальное «Нептун-МЭ»

В заключение можно сказать, что космонавты обучаются своему нелёгкому ремеслу годами. Конечно, в рамках одного материала описать все тонкости работы с единственным, на данный момент, летавшим пультом космонавта нереально. Надеемся, что тема вас заинтересовала и в будущем мы продолжим разбирать тему инженерного чуда под названием «Союз». Keep looking up!

P.S. Отдельная благодарность разработчикам виртуального тренажера спускаемого аппарата «Союз-ТМА-М» и «Союз-МС», а также Михаилу Смирягину, Николаю Дементьеву и Илье Устичу за неоценимую помощь в освоении «Союзов». Надеюсь, скоро мы сможем полноценно полетать на «Союзах» в орбитере 🙂

Симулятор интегрированного пульта управления.
Подробнее о форматах на ветке форума Михаила Смирягина о ПК «Нептун-МЭ».

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

15
Войдите, чтобы читать и оставлять комментарии.
Nikolay Chubenko
Участник
Nikolay Chubenko

Очень круто! Пиши ещё!

Normunds Brics
Участник
Normunds Brics

Спасибо за статью.
Мне немного не понятно — если уж ЦУП имеет приоритет в управлении всеми режимами на панели неужели он не имеет телеметрии по значениям «ползунков» и космонавтам приходится это по радиоканалу рассказывать, каая то несурядица получается…

Myroslav Rozum
Участник
Myroslav Rozum

Спасибо, статья интересная, н тут же бросается в глаза насколько непродуманы некоторые вещи — например вначале автор делает упор на то, что «каждая процедура рассчитана буквально на считаные секунды», а дальше мы видим интерфейс в виде кординатной сетки, для активации элемента которой космонавт рукой одетой в перчатку должен или «кочергой» натыкать на стрелочки и нажать флаг, либо натыкать то же самое на очень нуеклюжем джойстике БУМа. Так же смущает взаимодействие с ЦУП-ом — оно либо не правильно описано, либо действительно дико, что в наше время с нашими технологиями ЦУП говорит космонавту какие кнопки нажимать и узнает у него показания на… Подробнее »

Михаил Смирягин
Участник
Михаил Смирягин

Это самая эффективная и проверенная временем система. Она отказоустойчивая и довольно современная если смотреть с точки зрения интеграции современных технологий. К примеру уже возможно(и это уже применялось) управлять КА Союз с планшета через приложение. Это система проверенная временем. Согласен что то что делают для ПТК НП будет лучше и круче и эффективнее, но ее надежность будет доказана после нескольких полетов. А пока ПрО СОИ Нептун-МЭ лучшее ПрО из всех что мне доводилось видеть. По поводу ЦУПа. ЦУП видит то чего не видят космонавты а космонавты видят то чего не видит ЦУП. Т.е. параметры с формы 03 ЦУП видит да но… Подробнее »

Myroslav Rozum
Участник
Myroslav Rozum

Я вас прекрасно понимаю, не критикую и ничего не пытаюсь опошлить, лишь высказываю свое мнение как человека увидевшего это впервые. Так же интересно, каким образом фраза: «Каждая секунда на счету» СОгласуется с тем что коосмонавт для того что бы выбрать плитку находящуюсь в 5-м ряду, 7-й строке должен 12 раз ткнуть кочергой в в стрелки + один раз на кнопку флага, т.е на простую операцию уходит секунд 10 по-моему, учитывая то, космонавт не голой рукой оперирует, а рукой в рукавице6 ктоорая держит кочергу. Почему не был тогда уж принцип «морского боя» применен, например? Ну или миллион других которые могли бы… Подробнее »

Denis Turkhanov
Участник
Denis Turkhanov

Просто блистательно! Теперь если занесет ненароком в «Союз», я точно не налажаю ))) А если серьезно, огромное спасибо автору! Очень интересно.

Павел Поцелуев
Администратор
Павел Поцелуев

На самом деле у меня после прочтения материала возникла одна мысль: насколько же это всё устарело.
Посмотрим, как с вопросом управления будут разбираться SpaceX и Boeing.

Станіслав Джеріхов
Участник
Станіслав Джеріхов

На Verge Science недавно был ролик про тренировку первого экипажа Crew Dragon. Показывали работу на тренажёре. «Стеклянная кабина», сенсорные интерфейсы, конопки только в подлокотниках заметил. https://youtu.be/TJFlVsDjt_U

Myroslav Rozum
Участник
Myroslav Rozum

Павел, есть же фото с интерьером
https://www.spacex.com/crew-dragon

Так же помню, что натыкался на материал об этом — изначально все планировалось на сенсорном управлении, но потом из соображений отказоустойчивости некоторую часть перевели на механику.

Сухарев Андрей
Участник
Сухарев Андрей

Спасибо очень круто, могу предложить немножко панели Аполлона http://svtsim.com/moonjs/agc.html

Maksym Bubyriev Max-Music
Участник
Maksym Bubyriev Max-Music

Шикарно! Очень интересно! Спасибо!

Аэромеханик Виктор
Участник
Аэромеханик Виктор

В давние времена думал всё это придётся изучать, но, всё оказалось просто: не прошёл госкомиссию по росту(Кораблик оказался маловат)!! Вот и коротаю время просматривая запуски и блоги космолюбителей. А вообще: конечно запускал модели ракет на модифицированном дымном порохе, видел на ночном небосклоне полёт советского первого спутника земли, прыгал от восторга, когда полетел Юрий Гагарин, с доверием смотрел на первый шаг по Луне Армстронга, а полёт на Бурана на «автомате» — фантастическое зрелище и это во время Перестройки(В то время иногда зарплату выдавали вещами)…..

Максим Чинякин
Участник
Максим Чинякин

Автору следует работать над орфографией и пунктуацией. Такое впечатление, что писал подросток.

Oleg Lo
Участник
Oleg Lo

Максим Чинякин, соглашусь с первым предложением полностью, после второго я бы поставил многоточие и смайл 🙂

Oleg Lo
Участник
Oleg Lo

Что касается самого устройства, то оставляет оно тягостное впечатление…
Держатели предохранителей ДВП7, появившиеся в середине 70-х годов прошлого тысячелетия,
переключатель ПГ2 с ручкой-клювиком, стрелочный (!) вольтметр, общий дизайн, если
придерживаться аналогии автора статьи с Виндой, выполнен в стиле Win 3 или, в лучшем
случае, Win XP. Так и хочется спросить конструкторов и дизайнеров этого «чуда»:
— Ребята, в каком времени вы живёте, какой у вас век на дворе?
Для справки, на Апполонах все измерители напряжения были на основе семисегментных
светодиодных индикаторов.
Хотя, с другой стороны, чего ещё ждать, если документооборот в Роскосмосе до сих пор
бумажный?
Грустно и за страну обидно…

Андрей Марков
Участник
Андрей Марков

Спасибо за статью. Но, вот, что интересно: «Прогрессы» летают в полностью автоматическом режиме (или под управлением из ЦУПа). Это практически полный аналог «Союза». Никаких комонавтов там нет. Последняя модификация даже по двухвитковой схеме летала на МКС.
Для чего нагружать экипаж всей этой работой?

Михаил Смирягин
Участник
Михаил Смирягин

Контроль есть. Называется ТОРУ Телеоператорный Режим Управления.
На РС МКС есть такой же ИнПУ как и на Союзе, только туда выводится информация с камеры и бортовых систем ТГК. Если возникает нештатная ситуация, то оператор принимает управление кораблем на себя и стыкует его вручную. Так же можно выдать с земли УВ (управляющее воздействие) и запустить программу схода с орбиты и многое. Но экипаж должен это уметь принимать на себя управление и вручную его пристыковать. Это обязанности экипажа.

Андреев Дмитрий
Участник
Андреев Дмитрий

пульт управления драконом лучше

Антон Клименко
Участник
Антон Клименко

Давно мучивший меня вопрос: отделение кк от третьей ступени рн выполняется всегда автоматически? Мне почему-то казалось, что есть какой-то рычаг ручного отделения, но ни подтверждение ни опровержение найти не могу.

Николай Дементьев
Участник
Николай Дементьев

Отделение всегда происходит автоматически. Но если возникла нештатная ситуация и отделение не прошло, то в течении 15 сек нужно включить тумблер КО (контакт отделения) и одновременно нажать две кнопки КО на блоке ОВК (особо важные команды).

Олег Василевский
Участник
Олег Василевский

Рассказ свелся к тому, что изображено на «щитке приборов» и как выуживать из него информацию. Ни слова о том, как же и чем управляет экипаж с пульта? Или будет продолжение?

Szabo Geza
Участник
Szabo Geza

na pervom foto, na kreplenii pulta komandira otcuctvuet dva vinta … nadejusy eto foto s trenazora )))))))

Михаил Смирягин
Участник
Михаил Смирягин

Все отлично, но хочется добавить пару слов. На данный момент система «Нептун-МЭ» это СОИ (Средство Отображения Информации) не первого поколения. И она потерпела огромное количество изменений. Очень большое. Раньше не было ИнПУ и был всего один формат отображения под номером 44. Назывался он Сближение, потом добавили 45й Причал, Динамику и т.д…..то было начало эры отображения информации оператору наложенной непосредственно на видео картинку (да вариантов того как предоставить ту или иную информацию было уйма вплоть чуть ли не до того что записывались голосом цифры и оператору в наушниках при достижении определенных значений параметра говорилось мол температура 23…или давление 700….но от этого… Подробнее »

Михаил Смирягин
Участник
Михаил Смирягин

Более подробно о системе отображения информации и вообще в целом управлении космическими аппаратами тут: https://pikabu.ru/@Lexperience

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

[X]
Если не получается зайти отсюда, попробуйте по ссылке.