Заместитель гендиректора Центрального научно-исследовательского института машиностроения (ЦНИИмаш) по управлению полетами, начальник ЦУП Максим Матюшин в интервью RNS рассказал о планах по управлению новым космическим кораблем "Федерация", пилотируемых полетах к Луне и Марсу и новых задачах при запусках с космодрома "Всточный".
- Центр управления полетами называют космическим командным пунктом. Похоже?
- Судите сами. Центр управления полетами Центрального научно-исследовательского института машиностроения - это базовый ЦУП Госкорпорации "Роскосмос". Здесь сосредоточено управление всеми российскими пилотируемыми космическими кораблями и большей частью автоматических космических аппаратов, запущенных по программам Госкорпорации "Роскосмос".
В основе ЦУПа — универсальная технологическая платформа, построенная на базе новейших информационных технологий. Это сети, информационно-вычислительные комплексы, созданные на технологиях data-центра и распределенных вычислений, а также инженерные системы. От этого вычислительного и инженерного ядра тянутся связи к центрам управления полетами конкретных космических аппаратов.
Прежде всего, ЦУП обеспечивает управление российским сегментом Международной космической станции (МКС), пилотируемыми кораблями "Союз" и грузовыми - "Прогресс". Полетом российского сегмента МКС управляет комплексная главная оперативная группа. В нее входят специалисты различных компаний ракетно-космической отрасли: РКК "Энергия", ЦУП ЦНИИмаш, Центра подготовки космонавтов, Института медико-биологических проблем РАН и еще нескольких организаций.
Наша технологическая платформа объединяет также центры управления автоматическими космическими аппаратами научного и социально-экономического назначения. Это, например, спутниковая система связи и ретрансляции "Луч", системы дистанционного зондирования Земли "Ресурс" и "Канопус", гидрометеорологическая система на основе аппаратов "Электро". Каждая из этих систем имеет свой центр управления полетами, который также использует ресурсы большого базового ЦУПа Госкорпорации "Роскосмос".
ЦУП — это не просто механическое объединение разных центров управления, это серьезная система, в которой элементы синергетически дополняют друг друга, продолжая развиваться исходя из задач Госкорпорации "Роскосмос" и Федеральной космической программы.
- Какие новые задачи перед вами поставлены?
- Федеральная космическая программа-2025 предусматривает активное развитие спутников научного и социально-экономического назначения. В соответствии с этими задачами на нашей территории создаются ЦУПы для управления перспективными космическими системами, например, "Обзор" и "Арктика". ЦУП также обеспечивает летные испытания кораблей новой серии "Союз МС".
Почти год назад мы начали использовать спутниковый контур для управления полетом российского сегмента МКС. Это серьезная работа и большой шаг в будущее. С помощью спутников-ретрансляторов системы "Луч" и центра ретрансляции и связи, который расположен на территории ЦУПа, мы обеспечиваем управление полетом космических кораблей "Союз" и "Прогресс". Создана сложная система, объединяющая несколько разнородных космических аппаратов. Для нас, с одной стороны, это достаточно интересная работа, а с другой стороны — такой вызов (как говорят наши американские коллеги), который мы успешно приняли и реализовали.
- Спутники "Обзор" и "Арктика" еще только делаются, а вы прорабатываете контур управления этими аппаратами?
- Конечно. Любой ЦУП, повторюсь, это технические средства, программно-математическое обеспечение, документация, по которой ведется управление и персонал. Наземный контур управления разрабатывается, как правило, вместе с космическим аппаратом. Головную роль играет разработчик. Если мы говорим про "Обзор" — это самарский РКЦ "Прогресс", если про "Арктику" — НПО имени Лавочкина. Одновременно для этих аппаратов создаются центры управления полетом на нашей территории.
Параллельно с тем как головная организация-разработчик делает технические средства управления, мы их адаптируем в наш контур. Многое, кстати, мы создаем сами. Помимо деятельности по управлению полетом аппаратов в режиме реального времени, в ЦУПе разрабатывается специальное математическое обеспечение в области командно-программного управления, обработки телеметрической и баллистико-навигационной информации. Например, создано и эффективно работает подразделение с уникальным опытом по обработке телеметрической информации.
Ведущие позиции среди отечественных научных организаций и зарубежных центров управления занимает наш баллистический центр, который, кроме обеспечения оперативных работ, проводит глубокие научные исследования в области космической навигации. До запуска космического аппарата мы заблаговременно разрабатываем специальное математическое обеспечение и адаптируем необходимые для управления технические средства, чтобы все это работало в единой системе. В зависимости от задач набираем новых людей, готовим и обучаем.
- Может случиться такое, что аппараты "Арктика" и "Обзор" будут готовы, а средств управления еще не будет?
- Да нет, такого не бывает.
- Как идет техническое перевооружение ЦУПа?
- ЦУП создавался в 60-е годы, как говорится, на заре космической эры. Сначала в качестве одного из трех действовавших в СССР баллистических центров он выполнял расчеты траекторий полета баллистических ракет, первых исследовательских спутников и пилотируемых космических аппаратов. Впоследствии, после успешно завершенной программы управления полетом пилотируемого корабля "Союз-19" по советско-американской программе "Союз-Аполлон", ЦУПу поручили управление всеми космическими кораблями и станциями по пилотируемой программе.
В 80-е годы ЦУПу было доверено управление полетом исследовательских зондов Марсу и Венере, другим телам Солнечной системы. ЦУП тогда с этими задачами тогда справился. Но, конечно, нельзя сравнивать ЦУП 70-х или даже 90-х годов с точки зрения технической оснащенности с тем, что мы имеем сегодня. Поскольку мы управляем базовым сегментом МКС и являемся центральным звеном в структуре наземного комплекса управления ее российского сегмента, мы используем программно-технические средства, соответствующие передовым технологиям и занимаем ведущие позиции в космонавтике. Программа МКС, помимо всего прочего, дает возможность обмена опытом с нашими партнерами — США, европейскими странами, Японией, Канадой. Это важно для разработки методов управления сложными объектами и для развития технических и программных средств.
В мире управление полетами сложных технических объектов идет в сторону интеграции вычислительных комплексов, виртуализации программных платформ и использования распределенных вычислений. Мы активно движемся в этом направлении. Осуществляется плановый поэтапный процесс перевода средств управления пилотируемыми и автоматическими объектами на мощности нового data-центра. Он постепенно развивается, там стоит самая современная техника. Внутренние локальные сети в ЦУПе достаточно хорошо защищены и имеют высокую пропускную способность. То есть в этой сфере мы используем самые передовые технологии.
- Не отстаете от американцев или европейцев?
- Конечно, нет. Мы все движемся в одном и том же мейнстриме. Ведь это международная программа. Для тех задач, которые мы решаем, и с теми специальными вычислительными средствами, которые у нас есть, мы в мировом тренде и уж точно не отстаем.
- Разве в связи и видеосвязи с МКС у нас нет отставания от партнеров?
- Определенное преимущество у американцев в этом вопросе было. Это обусловлено тем, что они имеют продолжительный опыт длительного использования спутникового контура управления, в том числе в обеспечении управления полетом американского сегмента МКС. Сейчас мы успешно вернули себе технологии спутникового управления. Правда, пока сделали только первые шаги, и далеко еще не все задачи решены, например, пока еще нет постоянного получения телевизионного сигнала с борта МКС через спутниковый контур управления. Телевидение мы принимали и принимаем на наземные пункты управления, в цветном варианте, но через спутниковый контур картинки еще нет. Но скоро этот вопрос должен решиться.
- Началось ли создание аппаратно-программных средств для управления новым космическим кораблем "Федерация"?
- Корабль "Федерация" разрабатывается не сам по себе. Создание нового космического корабля всегда предусматривает разработку целого пилотируемого комплекса вместе с наземным контуром управления. Поэтому разработка корабля и средств управления идёт параллельно.
Подготовку к управлению перспективным транспортным кораблем мы выполняем уже второй или третий год. Пишется документация, определяются технические средства, которые будут необходимы для корабля.
РКК "Энергия", головной разработчик "Федерации", на мой взгляд, ведет очень правильную политику по созданию нового корабля: системы кораблей "Союз" совершенствуются плавно, последовательно и постоянно. Пилотируемые корабли серии "Союз МС", например, серьезно отличаются от кораблей серии "Союз ТМ". Но изменения происходили в несколько этапов. Такое поступательное развитие позволяет своевременно адаптировать и средства управления космическим кораблем.
То есть к созданию "Федерации" мы подходим не с неким большим "скачком", а постепенно изменяя наши средства управления. Уверен, что, когда "Федерация" полетит, ее модернизация продолжится, как и модернизация средств обеспечения. В РКК "Энергия" уже есть план поэтапного создания корабля и наземного контура управления. В этот проект входит документация по Центру управления полетами, часть которой нами уже подготовлена. В этой работе мы принимаем активное участие.
- То есть при управлении модернизированными "Союзами" отрабатываются технологии управления "Федерацией"?
- Абсолютно верно.
- РКК "Энергия" разрабатывает концепцию окололунной станции. Готов ли ЦУП к управлению такими объектами?
- В Федеральной космической программе заложена серия автоматических космических аппаратов по исследованию Луны, начиная с аппарата "Луна-26". Серия автоматов разработки НПО имени С.А.Лавочкина должна подготовить базу для будущих пилотируемых миссий на Луну. Управление этими аппаратами предполагается осуществлять из нашего ЦУПа.
Опять же закладывается принцип этапности, постепенного наращивания усилий. Мы имеем хороший опыт взаимодействия с НПО имени С.А.Лавочкина по геостационарным аппаратам "Электро". Опираясь на этот опыт, мы будем управлять линейкой лунных космических аппаратов. Получим опыт работы с объектами за пределами околоземных орбит, обобщим — и, используя уже полученные знания и навыки, будем управлять пилотируемыми лунными объектами, в том числе кораблем "Федерация", когда он или орбитальные лунные станции будут подготовлены к полету. Это и есть поэтапное наращивание усилий.
- В чем сложность схемы управления лунными аппаратами?
- Есть целый комплекс вопросов, требующих к себе дополнительного внимания. Управление надо будет строить несколько по-другому, включая используемые специальные программные методы и производя определенным образом закладку управляющих решений в бортовой план полета, организацию контроля выполнения полетной программы и выработку прогнозов реализации полета. Процесс управления усложняется в том смысле, что он будет требовать большей сосредоточенности, большей отдачи от наземной группы управления, которая должна будет реагировать не только в реальном времени, а прогнозировать возможные варианты развития событий.
То же самое касается и пилотируемого освоения Луны. С увеличением отлетной траектории (с удалением от Земли. — RNS) эта ситуация будет только усугубляться. На Марсе, например, задержка с прохождением команд будет существенно большей. Это потребует более детальной проработки на Земле управляющих воздействий, чем это делается сейчас.
Что касается обеспечения пилотируемых полетов, тут также добавляется фактор невозможности оперативного возвращения экипажа или его спасения в любое время и из любой точки межпланетной траектории полета. Сейчас мы понимаем, что в любой критической ситуации на МКС может быть проведен срочный спуск пилотируемого корабля со спасаемым экипажем с орбиты. Для дальних миссий такое решение предусмотреть сложно, но поиск идет. Это дополнительный груз ответственности и для экипажа, и для группы управления.
- Во времена СССР в интересах исследования Солнечной системы работали станции, в частности, в Крыму. Планируется ли ввести их в контур управления ЦУП?
- Эти станции переданы министерству обороны.
- Россия не исключила создания своей орбитальной станции после окончания эксплуатации МКС. Возможны ли проблемы при управлении ею?
- Решение о создании национальной космической станции должно быть серьезно обосновано. И международное сотрудничество никто не отменял. Что будет после 2024 года — а именно до этого времени продлена работа МКС — пока неизвестно. А проблем по управлению возникнуть не должно, поскольку есть громадный опыт. И управление полетом своей небольшой станцией — значительно более легкая задача, чем управление полетом российского сегмента МКС.
- Тема импортозамещения актуальна для ЦУПа?
- Специальное математическое обеспечение ЦУПа в основном писалось и пишется нами самостоятельно. Поэтому мы как полагались на себя, так и продолжаем работать. Если говорить про серьезную вычислительную технику, то, как только в России появится то, что можно будет поставить взамен того же Cisco, мы с удовольствием это сделаем.
- Влияет ли сложная политическая обстановка между Россией и западными странами на взаимодействие ЦУПа с зарубежными коллегами из NASA, ESA, JAXA?
- МКС — это большой, распределенный, но все-таки единый космический объект с общим экипажем. Единым космическим аппаратом управляют из нескольких центров. В этом смысле у всех участников есть понимание, что, если вдруг кто-то начнет что-то делить, это тут же скажется и на состоянии экипажа, и на работе бортовых систем. Поэтому, я бы сказал, что наблюдается не охлаждение отношений, а, наоборот, "компенсационное" движение навстречу друг другу. При охлаждении международных отношений группы управления начинают относиться друг к другу более мягко и стараются лучше понять друг друга, чтобы не допустить даже малейшей несогласованности действий.
Особенности построения МКС подразумевают взаимодействие групп управления из разных стран на постоянной основе. Например, коррекция движения МКС осуществляется с помощью двух средств — двигателей и силовых гироскопов. Двигатели расположены на российском сегменте, а силовые гироскопы — на американском. Управление МКС невозможно без использования двух этих средств. Нельзя станцией постоянно управлять с помощью двигателей — получается большой расход топлива. И нельзя станцией постоянно управлять на гиродинах. Это только один из примеров нашей ежедневной совместной работы.
[b]- Как организовано взаимодействие между ЦУПами разных стран? Нет языкового барьера?
- Обмен информацией между центрами управления идет постоянно. Наш ЦУП является частью международной сети исследования космоса, он связан широкополосными каналами связи с центрами NASA и ESA. Взаимодействие между центрами осуществляется круглосуточно. Кроме того, управление МКС построено так, что кроме общения в реальном времени, в оперативном контуре, идет общение внутри рабочих групп, то есть специалисты из Европы, Америки и России собираются вместе и решают совместные задачи. Иногда они это делают очно, иногда — при помощи телеконференцсвязи.
Когда МКС создавалась, предполагалось, что позже все общение пойдет на английском языке. Потом от этой идеи отказались, но не потому, что русские плохо знают английский. Многие наши специалисты свободно им владеют. Просто английский язык, использующийся при управлении полетом МКС, достаточно специфичен. Он имеет большое количество специальной терминологии, и проще подготовить специального переводчика для того, чтобы он корректно переводил с русского на английский термины, чем заниматься языковой подготовкой каждого из специалистов. Поэтому в контуре управления полетом на голосовых каналах связи, в которых общаются специалисты, находится сертифицированный переводчик. Он знает как английскую, так и русскую терминологию и способен перевести "птичий" язык, на котором разговаривают российские специалисты управления, на такой же "птичий" язык наших американских коллег.
- То есть переводчики постоянно находятся в ЦУП?
- Да. Они же обеспечивают и переговоры на международных встречах. Но тем не менее если общаться с партнерами более десяти лет, поневоле выучишь их язык. Поэтому многие наши специалисты свободно владеют английским, а многие американцы и европейцы свободно владеют русским, чтобы лучше понимать друг друга. Владение языком, безусловно, приветствуется. Без этого невозможно оперативное взаимодействие и в информационных технологиях, и в управлении полетом.
- Насколько велика угроза для МКС от "космического мусора"?
- Проблема есть. В России создана автоматизированная система предупреждения об опасных сближениях с частицами космического мусора в околоземном космическом пространстве. Система создана под эгидой РОСКОСМОСА и позволяет отслеживать космический мусор на разных орбитах. В ее главный информационно-аналитический центр, который находится у нас в ЦУПе, стекаются все данные о космической обстановке. Это часть ЦУПа обеспечивает защиту МКС и группировки автоматических космических аппаратов от возможных столкновений в космосе с объектами искусственного происхождения. Система имеет большой потенциал для развития.
По международным договоренностям для управления полетом МКС мы в первую очередь используем данные NASA о космическом мусоре. Однако наша собственная независимая система позволяет нам, в том числе, помогать нашим американским коллегам лучше оценивать реальную или виртуальную угрозу от космического мусора для МКС.
Количество космического мусора на низких орбитах за последние 17 лет существования Международной космической станции увеличилось примерно в два раза. Разработана специальная процедура по уклонению от космического мусора. Многое зависит от точности прогнозирования столкновения МКС с космическими объектами и от своевременности выполнения маневра. У нас, повторюсь, один из сильнейших в стране баллистических центров. Им накоплен гигантский опыт вычислений. Баллистики со своими задачами блестяще справляются.
Нам удалось сохранить кадры, благодаря тому, что это не просто оперативное подразделение, а это специалисты, активно ведущие научно-исследовательские и проектно-поисковые работы. У нас издаются монографии наших специалистов, защищаются кандидатские, докторские диссертации, поэтому баллистический центр живет и как научное образование в ЦНИИмаше, и как оперативное подразделение.
- Как в целом в ЦУПе решают кадровую проблему?
- Разумеется, кадрам мы уделяем большое внимание. У нас работают в основном выпускники МГТУ имени Н.Э.Баумана и МАИ. Есть базовые, профильные кафедры, которые возглавляются нашими сотрудниками, сотрудниками РКК "Энергия" и других дружественных нам предприятий. Я, например, возглавляю кафедру системного анализа в Московском авиационном институте. То есть у нас идет непосредственное взаимодействие с высшими учебными заведениями еще на этапе подготовки студентов, и мы имеем возможность выбирать тех ребят, которые нам нравятся.
Зарплаты у нас довольно неплохие. Так, для молодых специалистов — до 35 лет — средняя зарплата за 2015 год составила порядка 70 тыс. рублей. Эти 70 тыс. рублей — средняя температура по больнице. Например, в области IT молодые ребята получают у нас гораздо больше. Именно за счет этого у нас есть возможность приглашать молодых специалистов и не бояться, что они убегут в банк или крупные IT-фирмы. ЦУП играет на рынке информационных технологий, в том числе и в уровне зарплат специалистов.
Наряду с участием в образовательных проектах, мы занимаемся популяризацией космоса, приглашая в ЦУП школьников на экскурсии. В основном, это учащиеся физико-математических школ. Так формирование интереса к космосу плавно перетекает в образование и в профессиональный отбор молодых кадров. Это та же самая стратегия постепенного развития, которой мы придерживаемся во всем.
ЦУП хорош тем, что люди здесь нужны очень разнонаправленные, например, молодые специалисты, которые подают надежды как ученые. Они у нас будут развиваться как профессионалы в баллистике или телеметрии. Нужны операторы группы управления, которые, работая в смене 25 часов кряду, должны за секунду суметь отреагировать на любую нештатную ситуацию и принять правильное решение. Навыки у этих специалистов во многом будут различаться. Поэтому и требования к комплектации персонала очень разные в зависимости от тех направлений, где они будут работать.
- Что нового в работе ЦУПа с вводом космодрома "Восточный" ?
В апреле 2016 года был осуществлен первый старт с космодрома ВОСТОЧНЫЙ. Он стал тестовым не только для стартовой команды космодрома. ЦУП успешно получил телеметрическую информацию с носителя "Союз-2.1а". Прием телеметрии проводился в режиме реального времени и содержал набор параметров, характеризующих работу систем ракеты на этапе подъема на околоземную орбиту.
Для передачи телеметрической информации со стартующей ракеты впервые использовался космический аппарат "Луч-5В" из состава многофункциональной космической системы ретрансляции "Луч". С помощью этой системы ЦУП впервые получил возможность в круглосуточном режиме напрямую контролировать все телеметрические параметры ракеты, а значит, сможет контролировать телеметрические параметры и любого другого космического аппарата, управлять им и поддерживать связь с экипажем пилотируемого корабля, в том числе через видеотрансляцию.
Поскольку управление системой "Луч" осуществляется из ЦУПа, то можно сказать, что весь контроль за полетом космических объектов, с момента их старта и до приземления экипажей, будет отныне сосредоточен в одних руках — в подмосковном ЦУПе. На мой взгляд, это существенно повысит надежность и оперативность управления космическими аппаратами на всех этапах их полета.