Управление МКС

[Паутиныч]

Позвали бы меня что-ли... 

Давайте я некоторые заблуждения развею как смогу. 

Заблуждение №1

За управление ориентацией станции штатно отвечает НАСА. Управление передаётся на РС только в случае российских динамических операций - коррекций российскими средствами и российских стыковок.

Насколько я понимаю управление передаётся на РС МКС только когда коррекция осуществляется средствами самого РС МКС.

Тут надо уточнить, невозможно проводить операции по стыковке российских кораблей по короткой схеме. Сигнусы автоматически сближаются с МКС, находящейся в стандартной ориентации, после чего оператор выполняет захват аппарата Канадармом. И Драконы также стыкуются с МКС в стандартной ориентации. "Прогрессы" используются лишь для разгрузки гироскопов, подъёма орбиты, манёвров уклонения, а также "создания баллистических условий" для прибытия российских кораблей.

Управление ориентацией МКС передается на РС не только для российских динамических операций, но также и для американских операций, таких как стыковка Драгона, коррекция орбиты Драгоном и Сигнусом.

А еще без передачи управления двигатели РС используются при стыковке Сигнусов и HTV (это или разгрузка гиродинов или вообще специальный режим управления от АС на двигателях - так называемый USTO).

При захвате кораблей манипуляторами проходят достаточно интенсивные разгрузки гиродинов. Не при самом захвате, конечно, а перед ним и после него. Происходят они потому, что для таких операций требуется особо точное поддержание ориентации станции и гиродины в таком режиме не могут долго пребывать без разгрузок.

А при стыковках российских кораблей управление на двигателях используется в любом случае, независимо от того короткая там схема или нет.


Заблуждение №2

Для чего отрабатывали подъём орбиты Cygnus в 2018, 2022, 2023 и 2024 годах? Для чего продлевали время нахождения Cygnus в составе станции? Именно на случай того, что Роскосмос не сочтёт нужным продлевать участие в МКС далее 2024 года.

Вопроса два:

• Возможно ли управлять орбитой и ориентацией станции лишь с помощью гиродинов и Cygnus?
• Если ответ на первый вопрос "нет", то возможно ли управлять Зарёй со станции?

Если на оба вопроса ответы "нет", то возникает третий закономерный вопрос:
Зачем NASA вообще заморачивалась с этими экспериментами с Cygnus, если всё равно без Прогрессов никак не обойтись?

1. Нет
2. Практически нет. Теоретически можно, но потребуется деятельная помощь ЦУП-М.

А коррекции Сигнусом делались для того чтобы с пользой потратить топливо, которае остается в грузовом корабле. Корабль летит к станции с двукратным резервом по топливу на случай отказа. Если все нормально, он прилетает с приличным количеством килограммов топлива на борту. Топливо Прогрессов перекачивают в станцию. Топливо Сигнусов девать некуда. Если потратить его на подъем орбиты МКС-будет хорошо. Ну и плюсом отработка технологии, конечно.
МКС - лаборатория, где все участники стараются получить максимум знаний и умений из ее существования.     

Вопрос управления ориентацией МКС средствами Сигнуса вообще не поднимался до сего момента.


Заблуждение №3

А нельзя управляющие моменты создавать двигателями второго Дракона или Сигнуса? Или гиродинами?

Гиродинами нельзя. Они просто не справляются с такими моментами сил.

Двигателями Драгона может быть и можно. В теории. Но это сложная задача, которая сейчас не решена. 


Итого

 

Ещё было бы интересно узнать, как сейчас используются двигатели Звезды. Последнюю коррекцию орбиты с помощью Звезды проводили 12 октября 2021 года. С тех пор все коррекции только КК.

Маршевые двигатели используются когда узел АО СМ свободен. В последнее время это редко.
Но на служебном модуле есть двигатели ориентации, которые используются практически постоянно. 

Ещё интересно: не научились разгружать гиродины безрасходными методами?

Давно научились - гравитация в помощь. Но гравитация позволяет избавиться от накопленного момента за счет изменения ориентации станции, то есть это можно было бы сделать если мы выполнили целевую задачу, встали в спецориентацию, постояли в ней сколько надо, потом вернулись, а остаточный момент сбросили за счет гравитации. Но гиродины на МКС слабые для таких больших моментов инерции, они слишком быстро насыщаются. 

И, кстати, про затопление. Ниже определенной высоты полета МКС гиродины просто не смогут держать ориентацию, поскольку влияние атмосферы станет слишком сильным.

Было бы хорошо, если бы кто-то из профи написал краткую справку по этим вопросам. Это было бы полезно, интересно, да и споры бы прекратились.

Собственно, уже писалось.

• Управление ориентацией в дежурной равновесной ориентации - CMG (гиродины АС), плюс очень редкая (практически не бывает) разгрузка на ДО РС.
• Точное управление ориентацией вблизи от равновесной - CMG (гиродины АС), плюс периодическая разгрузка на ДО РС. 
• Разворот на большие углы, длительное нахождение в неравновесной ориентации  - без участия CMG, двигатели РС под управлением РС или, возможно, АС (USTO).
• Стыковки Союзов, Прогрессов, Драгонов - требуется РС-мастер. Для разных схем и разных кораблей по-разному, где-то несколько часов требуется, где-то не так долго, но требуется везде.
• Расстыковки Союзов - управление на CMG с разгрузками
• Расстыковки Прогрессов - либо CMG с разгрузками, либо требуется РС-мастер
• Расстыковки Драгонов - USTO (российские двигатели под американским управлением)
• Захват манипулятором Сигнусов или НТV - сам момент захвата только CMG, но до и после требуется работа двигателей российского сегмента в USTO
• Коррекции орбиты любыми средствами (Прогресс, Драгон, Сигнус, служебный модуль) - поддержание ориентации под российским управлением

При определенной доле терпения можете сами убедиться в этом:

Спойлер

Есть сайт с реальной телеметрией из ЦУП-Х  где можно подглядывать некоторые параметры, которые американцы транслируют в эфир. Представление 1, представление 2
Вам интересны будут RS GNC DYN MODE - динамический режим российского сегмента (конкретно сейчас CMG/THRUST ASST - управление на гиродинах АС, российские двигатели в thruster assist) и RS GNC CONTROL - управляет ли РС ориентацией. Поймайте интересующую вас операцию и смотрите кто управляет ориентацией. 
     

[свернуть]

[cross-track]

Спасибо! То, что нужно!

[Arzach]

Позвали бы меня что-ли... 

Так позвали. Ну, почти.

А при стыковках российских кораблей управление на двигателях используется в любом случае, независимо от того короткая там схема или нет.

А зачем, если не короткая?

И, кстати, вопрос: a Night Glide Mode все еще используется?

[Паутиныч]

А при стыковках российских кораблей управление на двигателях используется в любом случае, независимо от того короткая там схема или нет.

А зачем, если не короткая?

Если совсем коротко и без подробностей, то при стыковке происходит воздействие на станцию от самого прилетающего корабля. Начиная от струй его двигателей, которые влияют на станцию, и заканчивая самим ударом многотонной конструкции. Чтобы все это парировать и нужны двигатели. 

И, кстати, вопрос: a Night Glide Mode все еще используется?

Нет. После того как батареи переехали с Z0 на ферму ITS и появились шарниры SARJ, обеспечивающие вращение конструкций P/S-3456 целиком, это уже не актуально.

[Arzach]

Начиная от струй его двигателей, которые влияют на станцию, и заканчивая самим ударом

Честно говоря, не представлял, что такое парирование предусмотрено как отдельная операция, требующая переключения управления.

[Старый]

А еще без передачи управления двигатели РС используются при стыковке Сигнусов и HTV (это или разгрузка гиродинов или вообще специальный режим управления от АС на двигателях - так называемый USTO).

При захвате кораблей манипуляторами проходят достаточно интенсивные разгрузки гиродинов. Не при самом захвате, конечно, а перед ним и после него. Происходят они потому, что для таких операций требуется особо точное поддержание ориентации станции и гиродины в таком режиме не могут долго пребывать без разгрузок.

Что-то ничего не понял. Что так загружает гиродины что их приходится разгружать? 

[Старый]

Честно говоря, не представлял, что такое парирование предусмотрено как отдельная операция, требующая переключения управления.

Это одна из причин по которым при российских стыковках управление передаётся на РС. 

[zandr]

Чтобы информация не затерлась под спудом, отделил в тему и закреплю сверху.

[Demir_Binici]

Давайте я некоторые заблуждения развею как смогу.

Спасибо за столь подробный разбор.

Топливо Сигнусов девать некуда. Если потратить его на подъем орбиты МКС-будет хорошо.

Вроде логично. Но кому именно кому будет хорошо? За управление МКС отвечает Роскосмос, а для NASA нет никакой практической пользы экономить топливо, доставляемое Прогрессами.
Cygnus NG-20 выдал три импульса в 3.36 м/с суммарно, но для Cygnus NG-21 ограничились одним в 1.1 м/с. У него меньше запас топлива оказался? Cygnus XL NG-23 пока коррекций орбиты не проводил.

Ну и плюсом отработка технологии, конечно.

IMHO, это не плюсом, а ради этого всё и затевалось. Параллельно отрабатывали длительное нахождение Cygnus в космосе. Сначала автономно, потом в составе станции.

В 2021 году NASA приняли решение о продлении эксплуатации МКС до 2030 года. Приняли при отсутствии внятной официальной позиции Роскосмоса о продолжении участия после 2024 года. Более того со стороны официальных представителей Роскосмоса высказывались мнения, что на продление рассчитывать не стоит. Как можно принять решение об эксплуатации станции без подтверждения от партнёра без которого станция функционировать не может? Как можно заключать твёрдые контракты на снабжение станции (CRS-2 extension) со сроком исполнения в 2025 и 2026 годах, если нет уверенности, что станция вообще будет существовать к этому времени?
Значит NASA полагали, что смогут обеспечить функционирование международного (американского) сегмента самостоятельно. Существовал Plan B.
Это не значит, что NASA к этому стремится. Просто предполагает различные сценарии развития ситуации, закладываясь на худший.
Помимо позиции Роскосмоса, которая до 2023 года оставалась неопределённой по поводу участия после 2024 года, и остаётся неопределённой сейчас по по поводу участия после 2028 года, есть и технические риски. У Роскосмоса одна площадка, что давно не секрет и резервных КК он тоже не изготавливает, что не секрет по крайней мере с 2021 года. Утечки на Звезде тоже оптимизма не добавляли.

Собственно про этот Plan B я и писал. В какой степени успешность реализации Plan B зависит от содействия Роскосмоса пока не до конца понятно.

Возможно ли управлять орбитой и ориентацией станции лишь с помощью гиродинов и Cygnus?

Нет

Если ответ на первый вопрос "нет", то возможно ли управлять Зарёй со станции?

Практически нет. Теоретически можно, но потребуется деятельная помощь ЦУП-М.

Получается, что если Прогрессов не будет (временно или постоянно), то Cygnus смогут их заменить при участии Звезды и/или Зари. По крайней мере пока в них есть топливо и ими управляет ЦУП-М.
Наверное должно быть предусмотрено автономное управление Зарёй. Справится ли с этим NASA и/или Boeing, если такая необходимость возникнет, не известно. Возможно ли организовать заправку топливом Звезды и/или Зари без Прогрессов - вопрос открытый. ATV топливо доставлял, но ATV больше нет.

Логично предположить и существование Plan C. Об этом свидетельствует срок выполнения контракта на создание USDV - июль 2028 года. При этом есть пожелание к SpaceX выполнить этот контракт к июлю 2027 года. Plan C - иметь возможность безопасно свести станцию с орбиты досрочно.

[Demir_Binici]

USTO (российские двигатели под американским управлением)

Это двигатели Звезды? Или Зари? Или и то и то по ситуации?

[anik]

Это двигатели Звезды? Или Зари? Или и то и то по ситуации?

Какие двигатели "Зари"? Они после стыковки со "Звездой" в 2000 году больше не использовались. Используются двигатели ориентации на "Звезде" (для управления по крену также можно использовать двигатели на "Науке").