Электро-Л
Подлодка - защитница мира,
Объята огнём в этот час.
Не дрогнет рука командира,
И пусть будет мудрым приказ…
А.Викторов, «Памяти АПЛ «Комсомолец»
КА «Электро-Л» в полёте. Фото - НПО им. С.А. Лавочкина
На прошлой неделе на форуме «Новостей космонавтики» появились тревожные новости про российский геостационарный метеорологический спутник «Электро-Л»: с начала месяца КА не передал на пункты приёма информации ни одного изображения диска Земли. К сожалению, известие подтвердилось, и в самом информативном на данный момент сообщении РИА Новости говорится о проблемах в электронике контура управления двигателей-маховиков системы ориентации космического аппарата.
Могу сказать, что для меня «Электро-Л» является примером тематики, которую НПО им. С.А. Лавочкина успешно перехватило и нашей «Корпорации «ВНИИЭМ», где до сих пор первый КА «Электро» считается одной из вершин технического творчества, к которой нам стремиться и стремиться. Сразу отмечу, что от ухода от геостационарной тематики лично я не особо огорчаюсь: нам бы с низкоорбитальными проектами разобраться в установленные сроки. Но повышенный интерес к платформе «Новигатор» в душе, конечно, имеется.
В ходе просмотра разнообразных открытых источников про «Электро-Л» и ситуацию на борту появились некоторые соображения, которые и излагаю под катом. Ни в коей мере не претендую на абсолютную истину: реальной телеметрической информацией о состоянии КА обладает только НПО Лавочкина, а сделать выводы о причинах сбоев вряд ли получится без привлечения кооперации, создававшей бортовую систему управления.
Структура системы управления
Одним из хобби давно является коллекционирование разнообразной литературы про автоматические космические аппараты. Кладезем информации служит соответствующая ветка на форуме НК . А одной из удачных находок стало учебное пособие «Бортовые системы управления космическими аппаратами» под редакцией А.С. Сырова (МАИ-Принт, 2010), в которой описаны подходы к данной теме в московском МОКБ «Марс». В книге приведены вот такие структурные схемы БСУ космических аппаратов «Экспресс-МД1» и «Электро-Л»:
Бортовая система управления КА «Экспресс-МД1»
Бортовая система управления КА «Электро-Л»
На обоих схемах видны идентичные блоки КУДМ - комплекс управляющих двигателей-маховиков системы ориентации, в состав которого входят 4 двигателя-маховика (ДМ) и электронный прибор (ЭП) «Колёр-Э», который служит для управления ДМ по сигналам, которые передаются посредством шины МКО-1. Попутно заметим, что МКО-1 - это последовательный интерфейс, который построен в соответствии с западным стандартом MIL-STD-1553B (или отечественным ГОСТ Р 52070-2003). Видно, что ЭП имеет на шине МКО два оконечных устройства (ОУ) - основное и резервное.
Предвижу вопрос: причём тут «Экспресс-МД1» , его же вообще Центр Хруничева разрабатывал? Дело в том, что этот запущенный 11.02.2009 г. фатально отказал 4.07.2013, причиной стал «отказ в обмене информацией бортовой цифровой вычислительной системы и комплекса, управляющего двигателями-маховиками». В августе прошлого года КА был переведен на орбиту утилизации, а в феврале текущего «Ингосстрах» выплатил страховку. Поэтому, когда пришло сообщение о похожей неисправности на аналогично построенном аппарате, возникло желание провести соответствующую параллель и, заодно, серьёзная обеспокоенность.
Сообщение о неисправности
Теперь подробнее рассмотрим сообщение РИА «Новости».
31.03.14 в 15.30 вместо штатного снимка получили изображение черного космоса. Поняли, что проблема связана с системой ориентации, на сутки отключили КУДМ, поддерживая ориентацию с помощью гидразиновых ракетных двигателей (РД), предназначенных для начального успокоения КА, разгрузки двигателей-маховиков и - правильно - поддержания ориентации в нештатных ситуациях. Включенный через сутки КУДМ проработал час и снова отказал. Снова перешли на ориентацию с помощью ракетных двигателей, продолжая борьбу за штатные исполнительные органы системы ориентации.
Честно скажу, не знаю, можно ли по МКО с Земли «оживить» ЭП «Колёр-Э», на который, видимо, падают все подозрения (в сообщении говорится, что специалисты НПО Лавочкина исключают возможность выхода из строя «механики» ДМ, а если бы вышел из строя контроллер шины в БЦВМ последствия были бы серьёзнее). Очевидно, что простой сменой комплектов (с основного на резервный) проблему решить не удалось. Известно, что прошлым летом проблему на «Экспрессе-МД1» решить не удалось вообще.
А что будет, если ДМ так и не заработают, и останутся только РД? При этом снижается точность ориентации (с РД возможно только релейное управление, а с ДМ - линейное), что, скорее всего не позволит полноценно использовать основной прибор КА - сканер МСУ-ГС (который сейчас отключен). Понятно, что снижение точности ориентации не критично для других полезных нагрузок, вроде системы ретрансляции данных с метеорологических платформ. С другой стороны, естественно повышается расход гидразина, которого (по оценкам источника РИА Новости) хватит максимум на год.
Некоторым утешением в сравнении с «Экспрессом-МД1» является тот факт, что у «Электро-Л» в качестве РД используются именно гидразиновые двигатели, а не электронагревные ксеноновые. На гидразине удельный импульс в разы больше, а расход рабочего тела, соответственно, меньше.
Вопросы по «Навигатору»
Могу сказать, что всем, кто так или иначе связан с данной платформой (и просто любителям космонавтики) я задаю пару любимых вопросов, на которые пока не нашёл для себя ответа:
1. Почему используется одна солнечная батарея, а не две, как у большинства КА на ГСО? КА получился несимметричным, гравитационный момент и момент от светового давления сильно выше, чем при симметричной конструкции.
2. Почем для поддержания параметров орбиты решили использовать гидразиновую двигательную установку с относительно малым удельным импульсом? Ведь и ОАО «ИСС», и ГКНПЦ им. Хруничева и РКК «Энергия» на своих геостационарных КА использует стационарные плазменные двигатели.
Повторю их и здесь, мало ли что, вдруг в комментариях кто и ответит.
В заключение
Искренне желаю удачи всем, кто борется за жизнь «Электро-Л». Очень надеюсь, что удастся найти техническое решение. Стране нужна платформа «Навигатор» и спутники на её основе. Очень желательно, чтобы в дальнейшем БСУ строились на базе отечественных разработок, чтобы «Марс», хлебнувший лиха с ГИВУСами остался на плаву после разборок с КУДМ. Нужно понимать, что сейчас ситуация радикально отличается от времён Королёва и Чертока, когда можно было строить спутники почти серийно и отрабатывать их в ходе лётных испытаний, сейчас второго шанса может просто не быть. Как говорил начальник нашего сектора главного конструктора при лётных испытаниях «Канопуса-В»: в руках каждого из вас судьба предприятия.
Да, в этом году исполняется 20 лет с запуска первого КА «Электро». Я читал отчёт по его лётной эксплуатации: там была отчаянная борьба за живучесть. Подумываю о том, чтобы испросить у руководства разрешение изложить основные моменты в виде статьи и опубликовать её к годовщине запуска (как идеальный вариант - в «НК»). Ибо, на мой взгляд, необходимо анализировать как сильные, так и неверные решения наших предшественников.
И ещё раз удачи!
…Реактор заглушен, все знают:
Без хода, друзья, нам не всплыть…
Всплывает железо, всплывает,
На нашем желании жить.