Прогноз запусков КА по научным, социально-экономическим и международным космическим программам

Состав и состояние технической структуры космодромов

В состав технической структуры космодромов входят две группы территориальных и/или объектовых совокупностей космических средств (за исключением орбитальных средств и средств выведения) (см. рис. 6.4). Одна из них предназначена для проведения испытаний ракетно-космической техники и подготовки и пуска РКН, другая - для обеспечения этой деятельности.

В состав первой группы входят: технические и стартовые комплексы, измерительный комплекс космодрома, заправочно-нейтрализационные станции, кислородно-азотный завод.

Ко второй группе относятся: системы связи и передачи данных, дорожно-транспортные сети и узлы, склады и базы хранения, объекты энерго- тепло- и водоснабжения, канализации и социально-бытового назначения. Объекты второй группы образуют техническую инфраструктуру космодрома. Совместно с объектами первой группы они входят в состав технической инфраструктуры Роскосмоса (KB).

Объекты НКИ обладают высокой степенью связности, ибо объекты, непосредственно участвующие в предоставлении пусковых и других космических услуг, сами являются потребителями некоторых услуг. Например, ТК и СК нуждаются в таких услугах как связь, энерго-тепло-водоснабжение и водоотведение. Это вызывает необходимость их пропорционального развития.

В настоящее время количество космических ракетных комплексов и соответствующих им ПУ является избыточным. Поэтому в ближайшей перспективе предполагается их сокращение. В дальнейшем практически все запуски КА будут осуществляться семейством ракет-носителей легкого и тяжелого классов "Ангара", а также носителем среднего класса "Союз-2". Это позволит не только значительно снизить затраты (по имеющимся оценкам в 1,5-2 раза) на пусковые услуги, но и существенно повысить уровень экологической безопасности космической деятельности.

Для обеспечения гарантированного доступа в космическое пространство с территории РФ предполагается в ближайшие годы завершить перевод решения всех оборонных задач на космодром Плесецк. На космодроме Плесецк завершены работы первого этапа подготовки к запускам космических аппаратов нового поколения ракетой-носителем (РН) среднего класса "Союз-2". 8 ноября 2004 г. успешно проведен запуск этой ракеты. Для ускорения и снижения стоимости проводимых работ стартовый комплекс (СК) для этой ракеты был создан путем модернизации существующего СК РН "Союз". Аналогичным образом ведутся и работы по созданию СК для семейства ракет-носителей "Ангара". Для этой цели осуществляется модернизация законсервированного СК РН "Зенит".

Применение такого подхода связано с необходимостью достоверного определения текущего состоянияоборудования, планируемого к повторному применению, и его реального остаточного технического ресурса. Такая же задача возникает при необходимости продления ресурса оборудования действующих объектов космодромов, большая часть которого эксплуатируется далеко за пределами первоначально назначенного ресурса. Дадим общую характеристику состояния этих объектов.

В настоящее время в космической отрасли сложилась довольно сложная обстановка. Значительное количество оборудования важнейших составных частей космической инфраструктуры - стартовых и технических комплексов и ряда других объектов выработало многократно продленный ресурс и длительное время находятся в эксплуатации без капитального ремонта. Однако на основе только этой информации нельзя сделать вывод об их фактическом состоянии и оценить степень его проблемности.

Под проблемностью технического состояния объекта НКИ будем понимать несоответствие между его желаемым и фактическим техническим состоянием. В качестве исходной информации для оценивания степени проблемности некоторого объекта предлагается использовать оценки степени приближения текущих или прогнозных значений параметров, характеризующих техническое состояние составных частей объекта, к предельно допустимым значениям.

Значения таких параметров будем обозначать через x_ijs, где i – номер объекта (i =, 1 - количество объектов); j - номер составной части объекта (j = , n - количество составных частей объекта); s - номер параметра (s = , m - количество параметров).

Для параметров, ограниченных сверху и снизу , и имеющих номинальные значения , названная выше оценка может быть определена по формуле

Для параметров, имеющих одностороннее ограничение сверху

снизу

где - исходное значение параметра.

В качестве меры степени проблемности технического состояния j-ой составной части i-гo объекта - , i-гo объекта в целом - ; и совокупности объектов - , которую будем называть индексом проблемности предлагается использовать соответствующие взвешенные эвклидовы расстояния :

где - нулевой вектор,

В этом случае индексы проблемности будут определяться по формулам

где — соответственно нормированные веса s-гo параметра j-ой составной части i-гo объекта, j-ой составной части i-гo объекта и i-гo объекта (характеризует тяжесть последствий выхода s-гo параметра за пределы нормы, , характеризуют тяжесть последствий отказа составной части объекта, а - объекта в целом).

При этом , а и определяются экспертным путем.

Таким образом, анализ состояния технической структуры космодрома показывает, что дальнейшая эксплуатация его объектов возможна только при систематическом углубленном контроле оборудования этих объектов, позволяющем определить его остаточный ресурс, и выполнении ремонтно-профилактических работ (РПР) в случаях, когда состояние оборудования приближается к предельному.

Развитие объектов НКИ Роскосмоса до 2020 года в значительной мере определяются прогнозной нагрузкой по подготовке и запускам КА по Федеральной космической программе России, оборонным, международным и коммерческим программам. Результаты анализа нагрузки по запускам КА позволяют оценить соответствие состояния НКИ и составляющих ее структур требованиям целей и задач космической деятельности России и существующим практическим потребностям по запуску КА на указанную перспективу.

Прогноз запусков КА позволяет определить:

1. В части технической структуры:

- необходимость проведения капитальных ремонтов и дооборудования существующих объектов НКИ, а также создания новых объектов НКИ;

- объемы закупок и производства КРТ и сжатых газов;

- режимы работы обеспечивающих объектов НКИ;

- объемы потребления электроэнергии, специальных технических жидкостей и других расходных материалов.

2. В части институциональной структуры:

- необходимость разработки новых или переработки существующих нормативных, правовых или организационно-технических актов, обеспечивающих реализацию мероприятий, направленных на поддержание требуемого состояния и развитие НКИ;

- задачи кадрового обеспечения выполнения космических программ.

3. В части организационной структуры управления:

- необходимость изменения задач органов управления НКИ Роскосмоса;

- достаточность или необходимость оптимизации структуры и состава эксплуатационных подразделений организаций ракетно-космической промышленности на космодроме “Байконур”;

- необходимость перераспределения обязанностей между эксплуатирующими организациями ракетно-космической промышленности и их эксплуатационными подразделениями по подготовке составных частей РКН и пускам РКН, а также по содержанию и эксплуатации объектов НКИ.

4. В части технологической структуры:

- прогрессивные технологии подготовки составных частей РКН к пуску и проведения пусков РКН;

- направления применения ресурсосберегающих технологий при поддержании технической готовности объектов НКИ и находящегося на них оборудования;

- направления повышения безопасности работ, выполняемых на объектах НКИ, особенно на опасных промышленных объектах;

- направления развития системы материально-технического обеспечения функционирования объектов НКИ;

- пути увеличения достоверности определения технического состояния объектов НКИ.

Прогноз запусков КА социально-экономического, научного назначения и в интересах международного сотрудничества выполнен на основе анализа данных о создании перспективных космических средств, приведенных в проекте ФКП России на 2006-2015 годы.

Следует отметить, что данные по запускам КА в течение прогнозного периода будут уточняться с учетом следующей информации:

- о текущем состоянии орбитальных группировок и наработках КА;

- о средних наработках КА на орбитах функционирования;

- о научно-техническом и конструкторском заделе по орбитальным средствам и средствам их выведении, соответствующим требованиям мировой космонавтики и не уступающим зарубежным аналогам, а также требованиям к срокам активного существования перспективных КА.

Запуски КА с космодрома “Байконур” предполагается производить с целью обеспечения создания и наращивания следующих космических систем и комплексов:

1. Системы федеральной (КА – “Экспресс-АМ”, “Экспресс-МД”, “Экспресс-АМУ”, “Экспресс-АК”, “Экспресс-АТ”) и коммерческой (КА – “Ямал-200”, “Ямал-200М”, “Ямал-300”) спутниковой связи и вещания, подвижной персональной спутниковой связи (КА — “Садко”, “Гном”), обеспечения связи с МКС, ретрансляции оперативной информации и управления (КА – “Луч-5”).

2. Космических систем дистанционного зондирования Земли для решения задач мониторинга природной среды (КА - ”Ресурс-ДК”) для решения задач метеорологического мониторинга в обеспечение прогнозов погоды (КА – “Электро-Л”).

3. Космической системы координатно-временного обеспечения подвижных объектов (КА – “Глонасс”, “Глонасс-М”).

4. Космических систем «космических технологий» для решения задач в области физики микрогравитации, получения опытно-промышленных образцов материалов и биопрепаратов и отработки технологии оборудования для орбитального производства (КА – “ОКА-Т”).

5. Космических систем фундаментальных научных исследований для решения широкого круга задач изучения Солнца и солнечно-земных связей, планет и тел Солнечной системы, внеатмосферной астрономии (КА – “Спектр-Р”, “Спектр-РГ, УФ”, “Интербол-3”, “Интергелиозонд”, “Фобос-Грунт”, “Луна-Глоб”, “Струве”, “Стереоскоп”).

Кроме этого будут осуществляться запуски пилотируемых и транспортных кораблей в обеспечение функционирования пилотируемых станций.

Прогнозные значения количества запусков КА социально-экономического, научного назначения и в интересах международного сотрудничества и их распределение по годам до 2020 года представлены на рис. 6.6.

В рассматриваемый период с космодрома “Байконур” предполагается осуществить запуски 199 КА. Это составляет 51 % от общего количества запусков КА со всех космодромов Российской Федерации. При этом общее количество типов КА представляется двадцатью модификациями, из которых 7 типов КА в настоящее время находится в эксплуатации. Для реализации названного количества запусков потребуется провести 186 пусков РКН главным образом, типа “Протон”, “Союз” и “Ангара’ с различными типами РБ. Среднегодовая нагрузка на ракетно-космические комплексы, находящиеся в эксплуатации, составит около 12 пусков РКН.

Существенно изменится состав орбитальной группировки КА социально-экономического и научного назначения. Если в 2005 году она включала в свой состав только 35 КА, то к 2015 году она будет состоять уже из 107 КА [40].