gyroscopyГироскопия и навигацияGiroskopiya i Navigatsiya0869-70352075-0927AO «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор»RUCKOKgyroscopy-42Research ArticleСтатьиОптимизация наведения научной аппаратуры на наблюдаемые обьекты в эксперименте "Ураган" на МКСOptimization of Scientific Equipment Pointing at Survey Targets in the Uragan Experiment on board the International Space StationБеляевМ. Ю.BelyaevM. Yu.

Беляев Михаил Юрьевич, доктор технических наук, профессор, ПАО «РКК «Энергия» им. С. П. Королева»; заведующий кафедрой систем автоматического управления, МГТУ им. Н. Э. Баумана; действительный член международной общественной организации «Академия навигации и управления движением»

г. Королев

г. Мытищи

Korolev

БоровихинП. А.BorovikhinP. A.

Боровихин Павел Александрович, кандидат технических наук, инженер-математик

Korolev

ЕсаковА. М.EsakovA. M.

Есаков Алексей Михайлович. Аспирант, инженер

Korolev

КараваевД. Ю.KaravaevD. Yu.

Караваев Дмитрий Юрьевич, кандидат технических наук, главный специалист

Korolev

РассказовИ. В.RasskazovI. V.

Рассказов Игорь Владимирович, аспирант, инженер

Korolev

ПАО «РКК «Энергия» им. С. П. Королева»; МГТУ им. Н. Э. БауманаРоссияS.P. Korolev Rocket and Space Corporation “Energia”, PJSC; man Moscow State Technical UniversityRussian FederationПАО «РКК «Энергия» им. С. П. Королева»РоссияS.P. Korolev Rocket and Space Corporation “Energia”, PJSCRussian Federation202318052025314118137Copyright © Беляев М.Ю., Боровихин П.А., Есаков А.М., Караваев Д.Ю., Рассказов И.В., 20252025Беляев М.Ю., Боровихин П.А., Есаков А.М., Караваев Д.Ю., Рассказов И.В.Belyaev M.Y., Borovikhin P.A., Esakov A.M., Karavaev D.Y., Rasskazov I.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.gyroscopy.ru/jour/article/view/42

Космический эксперимент (КЭ) «Ураган» на Международной космической станции (МКС) направлен на отработку научной аппаратуры (НА) и методов наблюдения различных объектов и явлений на Земле. Часть НА уже функционирует на борту станции, а часть должна быть отправлена на орбиту в ближайшее время. В отличие от отечественных орбитальных станций «Салют» и «Мир» МКС не была приспособлена для наведения установленной на ней аппаратуры на исследуемые объекты вследствие малого располагаемого кинетического момента гиродинов, установленных для управления ориентацией МКС на американском сегменте. Это потребовало разработки специальных методов и устройств для наведения НА КЭ «Ураган» на изучаемые объекты, позволяющие оптимизировать программу исследований эксперимента на МКС. В статье рассмотрены эти методы.

The aim of the Uragan space experiment on board the International Space Station (ISS) is to adjust the scientific equipment and improve the methods for monitoring various objects and phenomena on the Earth. Part of this scientific equipment is already operated on board the station, and the other part is planned to be delivered in the orbit soon. In contrast to the Russian orbital stations Salyut and Mir, the ISS was not designed for pointing the installed equipment at the survey targets, because the gyrodines used on the American segment for the ISS attitude control had a too small kinematic momentum. For this reason, special methods and devices had to be developed for pointing the Uragan scientific equipment at the survey targets. This paper considers the methods for pointing the scientific equipment, which would optimize the research program of the Uragan experiment on board the ISS.

Международная космическая станциякосмический эксперимент «Ураган»научная аппаратуранаведениеоптимизацияподвижная платформаInternational Space Station (ISS)Uragan space experimentscientific equipmentpointingoptimizationsteerable platformReferencesБеляев М.Ю. Научные эксперименты на космических кораблях и орбитальных станциях. М.: Машиностроение, 1984. 264 с.Беляев М.Ю. Научные эксперименты на космических кораблях и орбитальных станциях. М.: Машиностроение, 1984. 264 с.Беляев М.Ю. Научная аппаратура и методы изучения Земли в космическом эксперименте «Ураган» на Международной космической станции // Современные проблемы дистанционно го зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 3. С. 92–107.Беляев М.Ю. Научная аппаратура и методы изучения Земли в космическом эксперименте «Ураган» на Международной космической станции // Современные проблемы дистанционно го зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 3. С. 92–107.Беляев Б.И., Беляев М.Ю., Боровихин П.А., Голубев Ю.В., Ломако А.А., Рязанцев В.В., Сармин Э.Э., Сосенко В.А. Система автоматической ориентации научной аппаратуры в эксперименте «Ураган» на Международной космической станции // Космическая техника и технологии. 2018. № 4 (23). С. 70–80.Беляев Б.И., Беляев М.Ю., Боровихин П.А., Голубев Ю.В., Ломако А.А., Рязанцев В.В., Сармин Э.Э., Сосенко В.А. Система автоматической ориентации научной аппаратуры в эксперименте «Ураган» на Международной космической станции // Космическая техника и технологии. 2018. № 4 (23). С. 70–80.Акимов Н.П., Беляев М.Ю., Гектин Ю.М., Есаков А.М., Зайцев А.А., Серебряков Д.С., Черемисин М.В., Коган С.Д. Использование инфракрасного радиометра высокого разрешения для исследования потенциально опасных и катастрофических явлений и объектов на земной поверхности в эксперименте «Ураган» на МКС // Труды LII Научных чтений К. Э. Циолковского. Секция «Проблемы ракетной и космической техники». г. Калуга, 19–21 сентября 2017. Казань, 2018. С. 22–30.Акимов Н.П., Беляев М.Ю., Гектин Ю.М., Есаков А.М., Зайцев А.А., Серебряков Д.С., Черемисин М.В., Коган С.Д. Использование инфракрасного радиометра высокого разрешения для исследования потенциально опасных и катастрофических явлений и объектов на земной поверхности в эксперименте «Ураган» на МКС // Труды LII Научных чтений К. Э. Циолковского. Секция «Проблемы ракетной и космической техники». г. Калуга, 19–21 сентября 2017. Казань, 2018. С. 22–30.Беляев М.Ю., Боровихин П.А., Ветошкин А.М., Караваев Д.Ю., Рассказов И.В. Наведение научной аппаратуры международной космической станции на исследуемые объекты // Космические исследования. 2022. Т. 60. № 1. С. 80–89.Беляев М.Ю., Боровихин П.А., Ветошкин А.М., Караваев Д.Ю., Рассказов И.В. Наведение научной аппаратуры международной космической станции на исследуемые объекты // Космические исследования. 2022. Т. 60. № 1. С. 80–89.Stefanov, W.L., Evans, C.A., Runco, S.K., Wilkinson, M.J., Higgins, M.D., Willis, K., Astronaut Photography: Handheld Camera Imagery from Low Earth Orbit, Handbook of Satellite Applications, Springer, New York, NY, 2016, pp. 683–728.Stefanov, W.L., Evans, C.A., Runco, S.K., Wilkinson, M.J., Higgins, M.D., Willis, K., Astronaut Photography: Handheld Camera Imagery from Low Earth Orbit, Handbook of Satellite Applications, Springer, New York, NY, 2016, pp. 683–728.Беляев Б.И., Беляев М.Ю., Сармин Э.Э., Гусев В.Ф., Десинов Л.В., Иванов В.А., Крот Ю.А., Мартинов А.О., Рязанцев В.В., Сосенко В.А. Устройство и летные испытания научной аппаратуры «Видеоспектральная система» на борту российского сегмента МКС // Космическая техника и технологии. 2016. № 2. С. 12–20.Беляев Б.И., Беляев М.Ю., Сармин Э.Э., Гусев В.Ф., Десинов Л.В., Иванов В.А., Крот Ю.А., Мартинов А.О., Рязанцев В.В., Сосенко В.А. Устройство и летные испытания научной аппаратуры «Видеоспектральная система» на борту российского сегмента МКС // Космическая техника и технологии. 2016. № 2. С. 12–20.Беляев М.Ю., Беляев Б.И., Иванов Д.А., Катковский Л.В., Мартинов А.О., Рязанцев В.В., Сармин Э.Э., Силюк О.О., Шукайло В.Г. Атмосферная коррекция данных, регистрируемых с борта МКС. Часть I. Методика для спектров // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 6. С. 213–222.Беляев М.Ю., Беляев Б.И., Иванов Д.А., Катковский Л.В., Мартинов А.О., Рязанцев В.В., Сармин Э.Э., Силюк О.О., Шукайло В.Г. Атмосферная коррекция данных, регистрируемых с борта МКС. Часть I. Методика для спектров // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 6. С. 213–222.Беляев М.Ю., Беляев Б.И., Иванов Д.А., Катковский Л.В., Мартинов А.О., Рязанцев В.В., Сармин Э.Э., Силюк О.О., Шукайло В.Г. Атмосферная коррекция данных, регистрируемых с борта МКС. Часть II. Методика для изображений и результаты применения // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 6. С. 223–234.Беляев М.Ю., Беляев Б.И., Иванов Д.А., Катковский Л.В., Мартинов А.О., Рязанцев В.В., Сармин Э.Э., Силюк О.О., Шукайло В.Г. Атмосферная коррекция данных, регистрируемых с борта МКС. Часть II. Методика для изображений и результаты применения // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 6. С. 223–234.Алексанин А.И., Щербатюк А.Ф. О мониторинге морских рыбопромысловых районов с использованием спутниковых данных и информации от морских робототехнических комплексов // Управление большими системами. 2022. Вып. 100. С. 237–260.Алексанин А.И., Щербатюк А.Ф. О мониторинге морских рыбопромысловых районов с использованием спутниковых данных и информации от морских робототехнических комплексов // Управление большими системами. 2022. Вып. 100. С. 237–260.Петунин А.А., Ченцов А.Г., Ченцов П.А. Оптимальная маршрутизация машин фигурной листовой резки с числовым программным управлением. Математические модели и алгоритмы: монография. Мин-во науки и высшего образования РФ. Екб: Изд-во Урал. ун-та, 2020. 247 с.Петунин А.А., Ченцов А.Г., Ченцов П.А. Оптимальная маршрутизация машин фигурной листовой резки с числовым программным управлением. Математические модели и алгоритмы: монография. Мин-во науки и высшего образования РФ. Екб: Изд-во Урал. ун-та, 2020. 247 с.Ченцов А.Г., Ченцов А.А., Сесекин А.Н. Задачи маршрутизации перемещений с неаддитивным агрегированием затрат. Изд. 2-е, стереотип. М.: ЛЕНАНД, 2021. 332 с.Ченцов А.Г., Ченцов А.А., Сесекин А.Н. Задачи маршрутизации перемещений с неаддитивным агрегированием затрат. Изд. 2-е, стереотип. М.: ЛЕНАНД, 2021. 332 с.Cheikhrouhou, O., Khouf, I., A Comprehensive Survey on the Multiple Travelling Salesman Problem: Applications, Approaches and Taxonomy, Computer Science Review, 2021, vol. 40(4): 100369, pp. 1–76.Cheikhrouhou, O., Khouf, I., A Comprehensive Survey on the Multiple Travelling Salesman Problem: Applications, Approaches and Taxonomy, Computer Science Review, 2021, vol. 40(4): 100369, pp. 1–76.Jayarathna, D.G. N. D., Lanel, G.H. J., Juman, Z.A. M.S., Survey on Ten Years of Multi-Depot Vehicle Routing Problems: Mathematical Models, Solution Methods and Real-Life Applications, Sustainable Development Research, 2021, vol. 3, no. 1, pp. 36–47.Jayarathna, D.G. N. D., Lanel, G.H. J., Juman, Z.A. M.S., Survey on Ten Years of Multi-Depot Vehicle Routing Problems: Mathematical Models, Solution Methods and Real-Life Applications, Sustainable Development Research, 2021, vol. 3, no. 1, pp. 36–47.Viloria, R.D., Solano-Charris, E.L., Munoz-Villamizar, A., Montoya-Torres, J.R., Unmanned aerial vehicles/drones in vehicle routing problems: a literature review, International Transactions in Operational Research, 2020, Corpus ID: 2164644493, pp. 1–32.Viloria, R.D., Solano-Charris, E.L., Munoz-Villamizar, A., Montoya-Torres, J.R., Unmanned aerial vehicles/drones in vehicle routing problems: a literature review, International Transactions in Operational Research, 2020, Corpus ID: 2164644493, pp. 1–32.Кензин М.Ю., Бычков И.В., Максимкин Н.Н. Координация группы мобильных роботов при осуществлении комплексного мониторинга большой продолжительности // XIII Всероссийское совещание по проблемам управления ВСПУ-2019: Труды. М.: ИПУ РА, 2019. С. 2351–2356.Кензин М.Ю., Бычков И.В., Максимкин Н.Н. Координация группы мобильных роботов при осуществлении комплексного мониторинга большой продолжительности // XIII Всероссийское совещание по проблемам управления ВСПУ-2019: Труды. М.: ИПУ РА, 2019. С. 2351–2356.Yu, W., Lu, L., A Route Planning Strategy for the Automatic Garment Cutter Based on Genetic Algorithm, 2014 IEEE Congress on Evolutionary Computation (CEC), Beijing, China, pp. 379–386.Yu, W., Lu, L., A Route Planning Strategy for the Automatic Garment Cutter Based on Genetic Algorithm, 2014 IEEE Congress on Evolutionary Computation (CEC), Beijing, China, pp. 379–386.Малышев В.В., Дарнопых В.В. Оперативное планирование целевого функционирования космических систем наблюдения и связи. М.: Издательство МАИ, 2017. 296 с.Малышев В.В., Дарнопых В.В. Оперативное планирование целевого функционирования космических систем наблюдения и связи. М.: Издательство МАИ, 2017. 296 с.Zhang, G., Li, X., Hu, G., Zhang, Z., An, J., Man, W., Mission Planning Issues of Imaging Satellites: Summary, Discussion, and Prospects, International Journal of Aerospace Engineering, vol. 2021, Article ID 7819105, pp. 1–20.Zhang, G., Li, X., Hu, G., Zhang, Z., An, J., Man, W., Mission Planning Issues of Imaging Satellites: Summary, Discussion, and Prospects, International Journal of Aerospace Engineering, vol. 2021, Article ID 7819105, pp. 1–20.Максимов А.Н., Максимов Н.А. Разработка и описание математической модели прокладки маршрута полета группы беспилотных летательных аппаратов // Труды международной научно-технической конференции «Перспективные информационные технологии» (ПИТ 2018). Под редакцией С. А. Прохорова. Самарский научный центр РАН. 2018. С. 418–490.Максимов А.Н., Максимов Н.А. Разработка и описание математической модели прокладки маршрута полета группы беспилотных летательных аппаратов // Труды международной научно-технической конференции «Перспективные информационные технологии» (ПИТ 2018). Под редакцией С. А. Прохорова. Самарский научный центр РАН. 2018. С. 418–490.Беляев М.Ю. Основные задачи и принципы построения наземно-бортового комплекса управления экспериментами, проводимыми с помощью космических аппаратов // Управляющие системы и машины. № 4. «Наукова думка». Киев. 1980. С.103–107.Беляев М.Ю. Основные задачи и принципы построения наземно-бортового комплекса управления экспериментами, проводимыми с помощью космических аппаратов // Управляющие системы и машины. № 4. «Наукова думка». Киев. 1980. С.103–107.Беляев М.Ю. Оперативное планирование научных экспериментов, проводимых с помощью КА // Космические исследования. 1980. № 2. С. 235–241.Беляев М.Ю. Оперативное планирование научных экспериментов, проводимых с помощью КА // Космические исследования. 1980. № 2. С. 235–241.Беляев М.Ю., Боровихин П.А., Караваев Д.Ю., Рассказов И.В. Оптимизация наведения научной аппаратуры крупногабаритной орбитальной станции на наблюдаемые объекты // XIV Всероссийская мультиконференция по проблемам управления (МКПУ-2021): материалы. Ростов-на-Дону, 2021. Т. 3. С. 70–72.Беляев М.Ю., Боровихин П.А., Караваев Д.Ю., Рассказов И.В. Оптимизация наведения научной аппаратуры крупногабаритной орбитальной станции на наблюдаемые объекты // XIV Всероссийская мультиконференция по проблемам управления (МКПУ-2021): материалы. Ростов-на-Дону, 2021. Т. 3. С. 70–72.Toth, P., Vigo, D., Vehicle Routing. Problems, Methods, and Applications. Philadelphia: Society for Industrial and Applied Mathematics, Mathematical Optimization Society, 2014. Second Edition, 463 p.Toth, P., Vigo, D., Vehicle Routing. Problems, Methods, and Applications. Philadelphia: Society for Industrial and Applied Mathematics, Mathematical Optimization Society, 2014. Second Edition, 463 p.Городецкий В. И., Карсаев О. В. Самоорганизация группового поведения кластера малых спутников распределенной системы наблюдения // Известия ЮФУ. Технические науки. 2017. № 2 (187). С. 234–247.Городецкий В. И., Карсаев О. В. Самоорганизация группового поведения кластера малых спутников распределенной системы наблюдения // Известия ЮФУ. Технические науки. 2017. № 2 (187). С. 234–247.Саймон Д. Алгоритмы эволюционной оптимизации. М.: ДМК Пресс, 2020, 1002 с.Саймон Д. Алгоритмы эволюционной оптимизации. М.: ДМК Пресс, 2020, 1002 с.Беляев М.Ю. От ракеты Р-7 и первого полета человека в космос до постоянной пилотируемой орбитальной станции // Гироскопия и навигация. 2021. Т. 29. № 3 (114). С. 96–121.Беляев М.Ю. От ракеты Р-7 и первого полета человека в космос до постоянной пилотируемой орбитальной станции // Гироскопия и навигация. 2021. Т. 29. № 3 (114). С. 96–121.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.