تطور أنظمة التحكم في المركبات الفضائية السوفيتية المبكرة

9
تطور أنظمة التحكم في المركبات الفضائية السوفيتية المبكرة
نموذج "سبوتنيك -1" مع عرض للأجهزة الداخلية. صورة لمتحف رواد الفضاء


من الصعب تخيل مركبة فضائية حديثة ، يمكن التخلص منها أو يمكن إعادة استخدامها ، محلية أو أجنبية ، بدون نظام تحكم معقد مبني على أساس أجهزة كمبيوتر عالية الأداء. ومع ذلك ، لم يكن هذا هو الحال دائمًا. لم يكن للمركبة الفضائية التي صممها الاتحاد السوفيتي أي أنظمة تحكم على الإطلاق. ثم ظهرت أولى الأجهزة البسيطة على الأجهزة ، وأدى تطورها الإضافي إلى ظهور أجهزة كمبيوتر كاملة الوظائف متعددة الوظائف.



على طول مسار محدد سلفًا


لم يكن لدى المجسات والأجهزة المحلية والأجنبية المستخدمة في التجارب والأبحاث المبكرة في مجال الصواريخ وتكنولوجيا الفضاء أنظمة تحكم كاملة. على متن الطائرة كانت هناك أجهزة أتمتة للوحدات والأنظمة الفردية ، ولكن لم يتم توفير إمكانية التحكم الكامل في الطيران. علاوة على ذلك ، في ذلك الوقت لم تكن هناك حاجة لهم.

على سبيل المثال ، كان أول قمر صناعي أرضي SP-1 (Sputnik-1) ، الذي تم إطلاقه في أكتوبر 1957 ، يحتوي على بطارية وجهاز إرسال لاسلكي ومجموعة من أجهزة الاستشعار ومعدات التبريد على متنه. لم تكن هناك أجهزة لتحديد الإحداثيات والموقع في الفضاء ، وكذلك التحكم في الطيران. كان من المفترض أن يتحرك القمر الصناعي على طول المسار المحدد عند إطلاقه.


موديل "سبوتنيك -2". في الحالة الصغيرة كان هناك "كوخ" به مكان للكلب. الصورة من ويكيميديا ​​كومنز

تم بناء Sputnik-2 التالية وفقًا لمبدأ مماثل ، كانت حمولته عبارة عن حاوية مع كلب Laika. على متن السفينة كانت هناك أدوات فقط لجمع ونقل البيانات عن حالة الحيوان. ومع ذلك ، تم أيضًا تصور أتمتة بعض العمليات ، مثل تبريد حاوية صالحة للسكن.

جهاز التحكم عن بعد


حتى في مرحلة الدراسة الأولية ، أصبح من الواضح أن تكنولوجيا الفضاء الواعدة يجب أن يكون لها وسائل تحكم معينة. بشكل مستقل أو بناءً على أوامر من الأرض ، يجب أن تقوم الأقمار الصناعية بتشغيل الأدوات وإجراء البحوث وما إلى ذلك. تم حل مشاكل التصميم هذه بالفعل في بداية عام 1958 عند إنشاء المركبة الفضائية التالية.

في مايو 1958 ، ذهب سبوتنيك 3 أو الجسم D إلى المدار. لأول مرة في الممارسة المحلية ، تلقى هذا الجهاز وسائل التحكم الآلي والتحكم عن بعد. يمكن لمجمع الأجهزة الموجود على متن الطائرة تلقي الأوامر من محطة التحكم الأرضية وتنفيذها. كان هناك 12 جهازًا علميًا لأغراض مختلفة على متن الطائرة ، والتي تم تشغيلها وإيقافها عن طريق الأوامر أو عن طريق جهاز برنامج الوقت على متن الطائرة. بالإضافة إلى ذلك ، في أجزاء معينة من المدار ، حيث لم يكن هناك اتصال بالأرض ، تم تشغيل التسجيل عن بعد على شريط مغناطيسي تلقائيًا. بعد استعادة الاتصال ، تم نقل المعلومات المسجلة.


"سبوتنيك -3" / "D" في مرحلة التجميع. الصورة بواسطة RGANTD

وسرعان ما تم استخدام جهاز التحكم عن بعد للتحكم اللاسلكي في مجال البحث بين الكواكب. ابتداءً من خريف عام 1958 ، قام اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية بعدة محاولات لإرسال محطات آلية بين الكواكب إلى القمر. انتهت عمليات الإطلاق الأولى بحوادث ، وفقط في يناير 1959 ، تمكنت Luna-1 AMS من المرور بالقرب من القمر الصناعي الطبيعي للأرض. في سبتمبر من نفس العام ، هبطت المركبة الفضائية Luna-2 على القمر لأول مرة - بقوة ، مع تدمير الهيكل.

على متن منتجات Luna المبكرة ، كانت هناك مجموعة من أدوات القياس لأغراض مختلفة ، وأجهزة لمراقبة تشغيلها ، بالإضافة إلى محطة راديو لتلقي الأوامر وإرسال القياس عن بعد. للرحلة إلى القمر ، تم تثبيت المحطات على ما يسمى ب. بلوك "E" - المرحلة الثالثة من الصاروخ الحامل "Vostok-L" مع إمكانية التحكم عن بعد. كانت الوحدة مسؤولة عن إحضار مقياس الدعم الكلي إلى المسار المحسوب.

بعد الإطلاق ، تم تتبع رحلة صاروخ Vostok-L مع Luna من الأرض بواسطة معدات الرادار ، التي تم إنشاؤها في الأصل لاختبار الصواريخ الباليستية. تم استلام بيانات المسار ومعالجتها بواسطة نظام كمبيوتر خاص يعتمد على آلة BESM-2. عندما ينحرف المنتج "E" مع "القمر" عن المسار الأمثل ، قام المركب بتشكيل ونقل الأوامر إليه لتصحيح المسار. بشكل عام ، كان أداء هذا النظام جيدًا ، على الرغم من وجود أخطاء.


محطة أوتوماتيكية "Luna-2". الصورة من ويكيميديا ​​كومنز

ميزات جديدة


يمكن للمركبة الفضائية المبكرة أن تطير فقط على طول مسار محسوب مسبقًا ، والذي تم إطلاقه بواسطة مركبة الإطلاق أو المرحلة العليا. لمزيد من تطوير البرامج الفضائية ، كان من الضروري تطوير بعض أدوات التحكم التي من شأنها أن تسمح للجهاز بالتوجيه في الفضاء وإجراء المناورات.

تم تحقيق النجاحات الأولى في هذا الاتجاه أثناء تطوير Luna-3 AMS ، والذي تم إطلاقه بنجاح في أكتوبر 1959. تم إنشاء نظام توجيه ضوئي تشيكا الأصلي لهذه المحطة. تضمنت عناصر بصرية تحدد موقع الشمس والقمر بالنسبة إلى AMS ، وجهاز حوسبة ومحركات تحويل. الاجهزة العلمية للمحطة كالسابق تعمل وفق البرنامج المحدد او الاوامر من مركز التحكم.

كان وجود نظام "Chaika" هو الذي سمح لـ "Luna-3" بتصوير القمر الصناعي الطبيعي للأرض ، بما في ذلك. جانبها العكسي. في المستقبل ، تم استخدام التطورات في هذا النظام وأفكاره الرئيسية بنشاط في مشاريع تكنولوجيا الفضاء الأخرى.


"لونا 3" مع نظام التوجيه "النورس". الرسومات Astronaut.ru

التحكم الذاتي


منذ عام 1957 ، تم تطوير مركبة فضائية مأهولة واعدة ، أطلق عليها لاحقًا اسم فوستوك ، قيد التنفيذ. حصل على أنظمة التحكم الآلي واليدوية التي تضاعف بعضها البعض. تميزت جميع الوسائل ببعض البساطة وتتوافق مع مجموعة المهام. لذلك ، جعلت المعدات من الممكن إجراء التوجيه في المدار والقيام بالنزول. وظائف أخرى كانت غائبة عمليا. للتوجيه في الفضاء ، كان للسفينة مجموعة من المحركات منخفضة الطاقة يتم التحكم فيها بواسطة الأتمتة أو رائد الفضاء.

تم إجراء المحاذاة الأفقية باستخدام مستشعرات الأشعة تحت الحمراء. على طول محور المدار ، تم توجيه السفينة بواسطة الشمس (تلقائيًا) أو بواسطة الأرض ، باستخدام جهاز Vzor (يدويًا). بشكل مستقل أو بناءً على الأمر ، يمكن أن تؤدي الأتمتة نزولًا من المدار باستخدام نظام دفع مكابح. طُلب من رائد الفضاء أداء هذه المهام بمساعدة جهاز الملاحة Globus ، الذي يحسب مساحة الهبوط التقريبية.

في مايو 1960 ، تم إطلاق أول مركبة تجريبية من طراز Vostok بتكوين غير مأهول. لم يتمكن الجهاز المسمى "Sputnik-4" من العودة إلى الأرض بسبب فشل في نظام التوجيه. ثم حدثت عدة عمليات إطلاق أخرى ، بما في ذلك. بحمولة على شكل معدات علمية وحيوانات ودمى. على سبيل المثال ، في 19 أغسطس 1960 ، ذهب بيلكا وستريلكا الشهيران إلى الفضاء. لأسباب واضحة ، كانت هذه الرحلات تستخدم فقط التحكم الآلي والتحكم عن بعد.


لوحة أجهزة القياس للمركبة الفضائية المأهولة "فوستوك". الصورة من ويكيميديا ​​كومنز

أخيرًا ، في 12 أبريل 1961 ، تمت أول رحلة لطائرة فوستوك في تكوين مأهول. تحت سيطرة أول رائد فضاء رائد في العالم Yu.A. قامت سفينة جاجارين بمدار واحد وعادت بنجاح إلى الأرض. على مدار العامين التاليين ، تم إجراء خمس عمليات إطلاق أخرى لمركبة فوستوك الفضائية مع رواد فضاء وعدد كبير من الاختبارات بدون طيار. أكدت كل هذه الأنشطة قابلية تشغيل أنظمة التحكم الجديدة.

كمبيوتر المجلس


بالفعل أثناء تطوير المركبة الفضائية لونا أو فوستوك ، كان المتخصصون السوفييت يعملون على طرق أخرى لتطوير أنظمة التحكم في المركبات الفضائية و AMS. لذلك ، في أواخر الخمسينيات ، بدأ البحث حول موضوع إرسال المركبات الفضائية إلى المريخ. في البداية ، تم تنفيذ العمل في إطار برنامج 1M.

تم استبعاد استخدام التحكم في القيادة اللاسلكية في مثل هذا البرنامج فعليًا. الأدوات الآلية المنفصلة ، كما في المشاريع السابقة ، لها أيضًا عيوبها. في هذا الصدد ، تقرر إنشاء ما يسمى ب. وحدة حسابية تعتمد على كمبيوتر مركزي على متن الطائرة ، سيتم توصيل جميع أنظمة AMS الأخرى به. تم حل مهمة إنشاء SRB بنجاح ، علاوة على ذلك ، مع إدخال حلول جديدة وقاعدة مكونات حديثة. في الواقع ، كان الأمر يتعلق بجهاز كمبيوتر واحد على متن الطائرة يؤدي جميع المهام أثناء الرحلة.


AMS "Mars-1960" مع جهاز كمبيوتر متكامل. الصورة من ويكيميديا ​​كومنز

كجزء من برنامج 1M ، تم بناء محطتين من طراز Mars-1960. كان عليهم الطيران تلقائيًا بالقرب من المريخ ، وجمع البيانات العلمية ونقلها إلى الأرض. تم إطلاق كل من AMS في أكتوبر 1960 ، وانتهى الإطلاق بحوادث - احترقت المحطات في الغلاف الجوي. لم يكن من الممكن اختبار SRB أثناء الطيران.

ومع ذلك ، فإن التطورات على فكرة SRB لم تختف. سرعان ما بدأ تطوير "السفينة المكوكية الثقيلة" TMK ، والتي قرروا أيضًا تجهيزها بمجمع كمبيوتر واحد. لم يتوج هذا المشروع بالنجاح ، لكن مطوريه تمكنوا من المضي قدمًا مرة أخرى في إنشاء أجهزة كمبيوتر للفضاء.

أخيرًا ، كجزء من عمل TMK ، تم أخيرًا تشكيل مفهوم جهاز كمبيوتر واحد على متن الطائرة مسؤول عن جميع العمليات ومساعدة الطاقم. سرعان ما تم استخدام هذا المفهوم في إنشاء مركبة الفضاء المأهولة سويوز ، ومحطات ساليوت المدارية ، وعدد من المشاريع الأخرى.


إحدى كتل الكمبيوتر المحمول المبكرة للمركبة الفضائية سويوز. الصورة habr.com

العمليات التطورية


في الخمسينيات والستينيات ، استمر تطوير الصاروخ والفضاء بوتيرة عالية. وقعت الأحداث الرئيسية التي حددت المزيد من التطوير للملاحة الفضائية بانتظام يحسد عليه ، وغالبًا ما كانت تفصل بينها بضعة أشهر. في الوقت نفسه ، تم توظيف عدد كبير من الشركات والمتخصصين من مختلف المجالات في الصناعة ، مما ساهم في الحل السريع للمشاكل.

تتضح هذه الاتجاهات بشكل جيد من خلال تطور أنظمة التحكم في المركبات الفضائية والسفن. لذلك ، في عام 1957 ، ذهب Sputnik-1 إلى المدار دون أي وسيلة تحكم ، وبالفعل في عام 1960 ، تم تصنيع وإطلاق AMS مع كمبيوتر متعدد الوظائف على متن الطائرة. في الوقت نفسه ، تم تشكيل الأفكار والمفاهيم الرئيسية ، والتي لا تزال مستخدمة في الملاحة الفضائية - ولكن بالفعل على المستوى التقني الحديث.
قنواتنا الاخبارية

اشترك وكن على اطلاع بأحدث الأخبار وأهم أحداث اليوم.

9 تعليقات
معلومات
عزيزي القارئ ، من أجل ترك تعليقات على المنشور ، يجب عليك دخول.
  1. +3
    21 مايو 2023 ، الساعة 03:58 مساءً
    أنظمة جيروسكوبية لإطلاق الصواريخ على مسار ؟؟؟
    1. +6
      21 مايو 2023 ، الساعة 04:31 مساءً
      هذا صحيح!
      حتى عام 1970 (إذا أسعفتني ذاكرتي) ، تم استخدام الأنظمة الجيروسكوبية. كان هناك الكثير من الأسئلة حول الغياب أو الجاذبية المنخفضة على السفن / الأقمار الصناعية في ذلك الوقت من الفترة.
      بطبيعة الحال ، لم يتوقف التقدم ، بل تحرك إلى الأمام.
  2. +6
    21 مايو 2023 ، الساعة 05:45 مساءً
    وبالفعل في عام 1960 قاموا بتصنيع وإطلاق AMS مع كمبيوتر متعدد الوظائف على متن الطائرة. تي

    لم تكن هناك أجهزة كمبيوتر على متن الطائرة على AMS. من لا يصدق ، اقرأ المذكرات الرائعة لـ B.E. Chertok (Zama Koroleva لأنظمة التحكم)
  3. 0
    21 مايو 2023 ، الساعة 06:11 مساءً
    تتضح هذه الاتجاهات بشكل جيد من خلال تطور أنظمة التحكم في المركبات الفضائية والسفن.
    ماذا يمكننا أن نقول عن تطور أنظمة التحكم في المركبات الفضائية (منذ عام 1957) ، إذا نظرت فقط إلى تطور الهواتف المحمولة على مدار العشرين عامًا الماضية ، فقد تحولت من جهاز اتصال بسيط بضغطة زر إلى كمبيوتر جيب صغير. واستكشاف الفضاء ليس احتياجات منزلية (عمل) للإنسان.
  4. 10
    21 مايو 2023 ، الساعة 09:04 مساءً
    المقال هو مثال حي لما يحدث إذا لم يكن لدى المؤلف أي فكرة على الإطلاق عما تعهد بالكتابة عنه. نتيجة لذلك ، في عام 1960 ، طارت أجهزة الكمبيوتر الموجودة على متن الطائرة إلى الفضاء ، لكن القراء لم يتعلموا أي شيء عن أنظمة التحكم في المركبات الفضائية وتاريخها.
    بادئ ذي بدء ، ما هي أنظمة التحكم التي أراد المؤلف التحدث عنها؟ إذا حكمنا من خلال بعض لحظات قصته - حول أنظمة توجيه المركبة الفضائية وتثبيتها ، أي الأنظمة التي توفر اتجاهًا معينًا في الفضاء لمحور واحد أو جميع المحاور الثلاثة للطائرة. فقط في وجود مثل هذا النظام يمكن تسمية مركبة فضائية بالسيطرة عليها.
    تضمنت أول مركبة فضائية مأهولة جسمًا غير مأهول Luna-3 ، والذي صور الجانب البعيد من القمر في عام 1959 ، ومركبة فوستوك الفضائية ، والتي كان رائد الفضاء يو إيه. قام جاجارين بأول رحلة مدارية.
    لم يكن هناك حديث عن أي "أجهزة كمبيوتر متعددة الوظائف على متن الطائرة" في ذلك الوقت. كانت الأنظمة الأولى لتوجيه وتثبيت هذه المركبات الفضائية هي نبضة الترحيل.
    يتألف النظام من مستشعر شمسي إلكتروني ضوئي ، وثلاثة جيروسكوبات ذات مرحلتين تستجيب لتوقعات السرعة الزاوية للسفينة ، وجهاز منطقي ، وأجسام تنفيذية - محركات نفاثة صغيرة التوجيه تعمل على نيتروجين مضغوط.
    "الكمبيوتر متعدد الوظائف على اللوحة" في مثل هذه الدائرة هو جهاز منطقي ، مصنوع من عناصر الترحيل.
    المرحل الكهرومغناطيسي عبارة عن مغناطيس كهربي به كتلة من جهات الاتصال مثبتة على عضو إنتاج متحرك. من خلال توصيل جهات اتصال عدة مرحلات في مجموعات مختلفة ، نحصل على عنصر منطقي من "نوع أو آخر".
    تبدو هكذا.

    كانت المرحلة التالية هي أنظمة التحكم المباشر التناظرية مع الخطية النبضية المستخدمة في المركبة الفضائية Zenit و Zenit-2 و Mars و Venera و Progress ومركبة Soyuz الفضائية ومحطة Salyut.
    ثم جاءت أنظمة التحكم التناظرية والمنفصلة باستخدام أبسط أنظمة gimballess بالقصور الذاتي (SINS). لأول مرة ، تم استخدام نسخة مبسطة وغير مصححة من SINS على المركبة الفضائية Soyuz M.
    وفقط بعد ذلك ظهر نظام تحكم رقمي ثنائي الحلقات قائم على
    تصحيح SINS بناءً على استخدام جهاز كمبيوتر رقمي على متن الطائرة (OCVM).
    لأول مرة ، تم تطوير نظام تحكم رقمي ثنائي الحلقة يعتمد على SINS قابل للتعديل للمركبة الفضائية Soyuz T ، والتي تمت أول رحلة لها في ديسمبر 1979.
    كان الكمبيوتر الموجود على متن الطائرة "Soyuz T" يسمى "Argon - 16".
    هذا باختصار شديد.
    أما بالنسبة لأنظمة وأنظمة الالتقاء والرسو التي تسمح بالنزول المتحكم به من المدار ، فهذان بالفعل موضوعان منفصلان.
    1. +3
      21 مايو 2023 ، الساعة 10:56 مساءً
      هذا ليس عن أجهزة الكمبيوتر. يتم النظر في مراحل منفصلة من تطور أنظمة التحكم ، سواء كانت تشمل أجهزة الكمبيوتر أم لا. من الطلبات الأولى لأنظمة التحكم ، كان المطلب الرئيسي هو الامتثال للمهام المعينة ، وتم الانتهاء من تكوينها بمعدات تعتمد على أكبر قدر من الكفاءة. حيث تم تحقيقه بواسطة أجهزة الكمبيوتر التناظرية ، تم تركيب المعدات التناظرية ، وظهرت الآلات الحاسبة الخاصة في التكوين منذ عام 1968. الأتمتة المنفصلة ، أداء المهام ، لم تكن أسوأ من الكمبيوتر الرقمي. لم تتم أي من الرحلات الاستكشافية دون اتصال بالإنترنت ، كما تم حساب دورات أبولو على الأجهزة الكبيرة ، وأدى الكمبيوتر الموجود على متن الطائرة جزءًا فقط من وظائف التحكم في الطيران.
      1. -1
        21 مايو 2023 ، الساعة 13:01 مساءً
        هذا ليس عن أجهزة الكمبيوتر.

        عن ماذا يدور الموضوع؟
        لذلك ، في عام 1957 ، ذهب Sputnik-1 إلى المدار دون أي وسيلة تحكم ، وبالفعل في عام 1960 ، تم تصنيع وإطلاق AMS مع كمبيوتر متعدد الوظائف على متن الطائرة.
  5. +2
    21 مايو 2023 ، الساعة 11:11 مساءً
    بعد ذلك بقليل على الجانب الآخر:


    تقف مارغريت هاميلتون بجوار مطبوعات برنامج رحلة أبولو.

    1. 0
      22 يوليو 2023 13:05
      لا يمكن العثور على فتاة جميلة؟ بررر

"القطاع الأيمن" (محظور في روسيا)، "جيش المتمردين الأوكراني" (UPA) (محظور في روسيا)، داعش (محظور في روسيا)، "جبهة فتح الشام" سابقا "جبهة النصرة" (محظورة في روسيا) ، طالبان (محظورة في روسيا)، القاعدة (محظورة في روسيا)، مؤسسة مكافحة الفساد (محظورة في روسيا)، مقر نافالني (محظور في روسيا)، فيسبوك (محظور في روسيا)، إنستغرام (محظور في روسيا)، ميتا (محظور في روسيا)، قسم الكارهين للبشر (محظور في روسيا)، آزوف (محظور في روسيا)، الإخوان المسلمون (محظور في روسيا)، أوم شينريكيو (محظور في روسيا)، AUE (محظور في روسيا)، UNA-UNSO (محظور في روسيا) روسيا)، مجلس شعب تتار القرم (محظور في روسيا)، فيلق "حرية روسيا" (تشكيل مسلح، معترف به كإرهابي في الاتحاد الروسي ومحظور)، كيريل بودانوف (مدرج في قائمة مراقبة روزفين للإرهابيين والمتطرفين)

"المنظمات غير الهادفة للربح أو الجمعيات العامة غير المسجلة أو الأفراد الذين يؤدون مهام وكيل أجنبي"، وكذلك وسائل الإعلام التي تؤدي مهام وكيل أجنبي: "ميدوسا"؛ "صوت أمريكا"؛ "الحقائق"؛ "الوقت الحاضر"؛ "حرية الراديو"؛ بونوماريف ليف؛ بونوماريف ايليا. سافيتسكايا. ماركيلوف. كمالياجين. أباخونتشيتش. ماكاريفيتش. عديم الفائدة؛ جوردون. جدانوف. ميدفيديف. فيدوروف. ميخائيل كاسيانوف؛ "بُومَة"؛ "تحالف الأطباء"؛ "RKK" "مركز ليفادا" ؛ "النصب التذكاري"؛ "صوت"؛ "الشخص والقانون"؛ "مطر"؛ "ميديا ​​زون"؛ "دويتشه فيله"؛ نظام إدارة الجودة "العقدة القوقازية"؛ "من الداخل" ؛ ""الصحيفة الجديدة""