Отчет о проведении симуляции космического полета на Летней космической школе 2018

Материал из SpaceProgram Wiki
Перейти к: навигация, поиск
Simulation-logo.png
«Впервые я смог почувствовать на практике в общих чертах, в чём заключается работа космонавта. Что такое в условиях ограниченной возможности связи, накапливающейся усталости принимать решения, от которых зависит успех полёта или человеческая жизнь.
Александр Шаенко
»

Предмет симуляции

Симулировался полет к Луне на космическом корабле Федерация по двухпусковой схеме (с использованием разгонного блока КВТК) с посещением лунной орбитальной станции LOP-G и последующей высадкой на лунную поверхность в заранее доставленном к лунной станции лунном корабле "Антарес". Участники симуляции разбивались на две команды - Центра управления полетом и экипажа корабля, и взаимодействовали друг с другом по схеме, приближенной к реальности.

Место и время проведения

Летняя космическая школа (ЛКШ) проводилась с 16 по 22 июля 2018 года на турбазе "Мечта" в деревне Григорчиково в ближнем Подмосковье. Расписание школы выделяло на симуляцию и подготовку к ней два дня - пятницу и субботу. К счастью, нам удалось несколько выйти за отведенные рамки и привлечь участников к подготовке (выполнению тестовых заданий на пилотирование и работу в группе баллистиков) с первых дней школы.

Подготовка

В ходе подготовки к участию в симуляции участникам нужно было попробовать себя в выполнении тестовых заданий, прослушать курс лекций по орбитальной механике и работе ЦУП и пройти тестирование.

Тесты по орбитальной механике

Результаты тестирования после лекций

Для тестирования было составлено 30 вопросов с 3мя вариантами ответов. Проверка тестов проводилась самими участниками - ведущие зачитывали вопрос, называли правильный вариант, все отмечали у себя, правильно или неправильно они ответили. Одновременно шло обсуждение теста, что позволило выявить некорректные формулировки в ряде вопросов. В зачет бралось количество неверных ответов. Спорные или некорректно составленные вопросы снимались.

Задания по пилотированию

Т.к. в нашем плане полета использовалось два разных пилотируемых аппарата: КК Федерация и лунный корабль Антарес, то и пилоты требовались с разным набором навыков. Мы подготовили 7 задач, которые кандидат должен был выполнить. Оценивалось время выполнения задания и действия в ходе него (терял ли пилот ориентировку, следовал ли чеклисту и т.п.). Подготовка шла на двух тренировочных станциях: это позволило пропускать через выполнение заданий 4-6 человек за вечер (в свободное от основной программы школы время). На каждое задание планировалось отвести 10-15 минут, однако на практике время выполнения очень сильно варьировалось - задания на стыковку кандидат мог выполнять до часа и более.

Выполнение заданий на пилотирование

Отбор

По результатам тестирования те, кто допустил небольшое количество ошибок и прошел обучение по работе с KSP TOT, назначались в группу баллистики, остальные в группу ресурсов и связи ЦУП. На должность руководителя полета в ЦУПе отбора как такового не было - им стал имеющий опыт реальной работы в ЦУП Александр Хохлов. Первым главным оператором в группе связь - тот, у кого был опыт радиосвязи (Влад Жигалов - радиолюбитель) и хорошие навыки коммуникации, он задал стиль общения для следующих смен связи с экипажем. Соответственно, в экипаж отобрали тех, кто выполнил тесты, допустив небольшое количество ошибок и хорошо справился с заданиями на пилотирование. В отборе участвовало примерно 20 человек, из них отобрали 16.

Симуляция

Участники

Значки участников симуляции с их ролями

Всего в симуляции принимало участие 18 человек: 6 в экипажах и 10 в ЦУПе и 2 организаторов.

ЦУП

Руководитель полета

Координировал действия групп ЦУПа, управлял сжатием временем в симуляции, запускал программы выведения ракет-носителей с КК Федерация и КВТК.

Группа баллистики

Вырабатывали данные для проведения маневров, загружали их в БЦВМ Федерации, рассчитывали даты для системы сжатия времени.

Группа связи (главные операторы)

Передавали экипажам информацию по выполнению маневров (время включения двигателей, момент начала сжатия времени и т.д.), принимали доклады экипажа.

Группа ресурсов

Запрашивали телеметрию бортовых ресурсов и сообщали полную массу и массу топлива по запросу группы баллистики.

Экипажи

Основной экипаж

Позывной - "Астры".

Дублирующий экипаж

Позывной - "Марс".

Организаторы

Сеть и обмен информацией

Компьютеры участников были объединены в локальную сеть: компьютер симуляции подключался по Ethernet к роутеру, а ноутбуки работников ЦУП - по wi-fi. Расстояние между роутером и местом расположения ЦУП составляло ~50 метров, что негативно сказалось на уровне wi-fi сигнала и приводило к частым сбоям сети.

Обмен информацией шел следующим образом:

Один голосовой двухсторонний канал связи между ЦУП и экипажем через рации.
По локальной сети (telnet) двухсторонний канал связи через терминал kOS у ЦУП (руководитель полета и группа ресурсов) к компьютеру симуляции
По локальной сети двухсторонний у группы баллистики через KSPTOTConnect между KSPTOT на их ноутбуках и компьютером симуляции.

Журнал симуляции

Все действия ЦУП и ключевые события симуляции регистрировались в файле - журнале симуляции. Это позволило точно восстановить хронологию событий в симуляции.

Ход симуляции

Симуляция началась в 16:42 в субботу 21 июля и закончилась в 5:00 утра 22 июля. Общая длительность составила 12 часов с перерывом после отлета к Луне.

Использовался план полета по двухпусковой схеме и комплекс симуляции на базе KSP 1.3.1.

Кульминацией симуляции стала имитация внешнекорабельной деятельности на "поверхности Луны": установка флага и "сбор образцов грунта".

Отказы техники не имитировались.

Основные пункты плана полета были выполнены (время с начала симуляции):

Запуск Федерации и КВТК - 55 минут
Стыковка Федерации с КВТК - 2 часа 30 минут
Окончание планирования первого маневра к Луне - 3 часа 20 минут
Выполнение маневров отлета к Луне, расстыковка и увод КВТК - 5 часов
Выход на орбиту Луны, сближение со станцией, стыковка - 8 часов
Высадка на поверхность Луны - 10 часов
Взлет с поверхности Луны, рандеву со станцией, стыковка - 11,5 часов
Возвращение на Землю - 12 часов

Статистика

  • Маневров рассчитано и выполнено: 13
  • Максимальное время на планирование маневра (отлета к Луне в два этапа + коррекция): 1 час 35 минут
  • Время на стыковки:
    Федерации с КВТК: 27 минут
    Федерации с Лунной станцией: 16 минут
    Антареса с Лунной станцией: 9 минут
  • Максимальная перегрузка при старте: 7.7g
  • Длительность миссии (до возвращения на Землю): 25 суток 12 часов

Отзывы участников

Пресс-конференция экипажа сразу после полета

Общая пресс-конференция участников

Впечатления

«Впервые я смог почувствовать на практике, в общих чертах, в чём заключается работа космонавта. Что такое в условиях ограниченной возможности связи, накапливающейся усталости принимать решения, от которых зависит успех полёта или человеческая жизнь.
Александр Шаенко
»


«Перед началом симуляции у нас были лекции и тренировочные задания, но до самого начала процесса было лишь смутное представление о том, как это всё будет проходить. Предварительно было решено, что в симуляции не будет отказов техники (например, «Федерации» или КВТК), но оказалось, что сбои компьютера экипажа и проблемы с локальной сетью создают не меньшее психологическое напряжение, чем при условных нештатных ситуациях. В совокупности с небольшими ошибками ЦУПа и экипажа это держало всех в тонусе до самого завершения симуляции. А в условиях длительной непрерывной работы, включая ночное время, все участники получили незабываемый личностный и командный тренинг. Это не говоря уже о том, что для большинства это было первое в жизни столь глубокое погружение в работу экипажа космического корабля и Центра управления полётом.
Александр Хохлов
»


«Лично я получил несказанное удовольствие и до сих пор нахожусь под впечатлением. Думаю, что для всех, кто любит космонавтику, было бы интересно поучаствовать в похожей симуляции.
Дмитрий Руппель
»


«Касательно впечатлений от симуляции - в ней практически не довелось поучаствовать, но, тем не менее, всё очень понравилось - прежде из-за того, как было поставлено обучение (благодаря ему чувствовалась причастность ко всему происходящему, в некоторой степени обеспечивалось понимание процессов как ЦУП-овских, так и действий экипажа, плюс - всегда приятно расширить кругозор новыми теоретическими данными- подали вы их очень здорово в плане доступности для широкого круга.
Никита Большаков
»


«Когда ты участвуешь в симуляции, то это совершенно другие ощущение, чем обычная игра. Больше всего порадовала задержка с ЦУПом, управление только по индикаторам и ощущение командной работы.
Валентин Белышков
»


«Участие в симуляции позволило не только попробовать себя в качестве работника настоящего ЦУП'а, но и применить полученные в ходе лекций и мини-семинаров знания на практике. Если раньше апоцентр, наклонение и Гомановский переход были скорее абстрактными понятиями, то после симуляции возникло вполне конкретное понимание значений этих слов. Кроме того, частично удалось разобраться в "энергетике" космического полета - при расчете длительных миссий важен каждый грамм топлива на борту космического аппарата. Вместе с тем, при выполнении расчетов орбитальных маневров осознавалась ответственность за точность их выполнения, т.к. от этого напрямую зависит успех миссии. Это прибавило количество положительных эмоций, полученных после успешного окончания полета "космонавтов" к Луне и обратно. Просматривая интервью и видеозаписи полета спустя время, сохраняется удовольствие от проделанной работы. Рекомендую попробовать поучаствовать в симуляции всем интересующимся космонавтикой, и в особенности, старшеклассникам. Где же ещё узнать в деле, каково это - работать в Центре управления полетами!
Алексей Петров
»

Выводы и итоги

Симуляция прошла однозначно успешно. План полета был выполнен. За короткое время удалось успешно подготовить участников к выполнению космического полета: обучить базовым навыкам маневров и навигации в космосе.

Замечания

Общие

  • Двухпусковый план полета очень сложный и по уровню вхождения, и по длительности. Нужны другие планы полета, от самых простых (выход на орбиту, один виток, возвращение), до более сложных (полет к Марсу с подготовкой инфраструктуры на месте и сборкой полетного комплекса на орбите).
  • Нужен словарь терминов и сокращений, используемых в текстах.
  • Стоит добавить в симуляцию датчики пульса для экипажа и фиксацию их показаний с отображением в ЦУПе.

По подготовке к симуляции

  • Качественного введения в орбитальную механику мало, нужно показывать формулы и объяснять постановку задач - без этого плохо понятно, что и когда выбирать в параметрах оптимизации в KSP TOT.
  • Нужно отдельной лекцией разбирать план полета со всеми маневрами - это даст большее погружение в тему и для ЦУПа, и для экипажей.
  • Нужен краткий курс по ведению радиосвязи - чтобы не было "игры в молчанку", когда возникают паузы и недомолвки в голосовом канале связи между ЦУП и экипажем.
  • Нужно подробно разбирать бюджет под запасу топлива (бюджет dV) и ресурсов СЖО - для более глубокой подготовки группы ресурсов в ЦУПе.
  • Проверять заранее стабильность работы локальной сети - иначе сбои в ее работе сильно осложняют жизнь ЦУПу

По ходу симуляции

  • Для группы ресурсов в ЦУПе нужно больше задач - кроме доклада массы по запросу баллистиков, они должны вести учет запаса топлива и ресурсов СЖО - контролировать расход топлива при стыковках и докладывать его руководителю полета для занесения в журнал
  • Для групп ресурсов и баллистики так же нужно вводить смены: три человека, вычисляющих маневры - избыточно, достаточно двух в смене. У нас менялись только главные операторы - три смены, а баллистики, руководитель полета и группа ресурсов работали все 12 часов не сменяясь.
  • Рассмотреть возможность вывода текущего времени из симуляции на экран компьютеров в ЦУП или на отдельный дисплей.
  • В чеклистах экипажа убрать пункт с разблокированием МДУ корабля сразу после отстыковки - включать\выключать МДУ непосредственно перед маневром и выключать по завершении. Так же с RCS - выключать после построения ориентации для предотвращения перерасхода топлива на стабилизацию.
  • Одновременное обращение за телеметрией через KSPTOTConnect с нескольких компьютеров баллистиков приводит к падению производительности на компьютере симуляции или вообще к сбою симуляции с необходимостью восстановления состояния с последнего сохранения.

Фото и видео с симуляции

Видеоролики

Проводы экипажа


Начало симуляции

Первая стыковка на орбите Земли

Работа ЦУП

Сеанс связи с экипажем после отлета к Луне (5 часов с начала симуляции)


Имитация внешнекорабельной деятельности на "Луне" (10 часов с начала симуляции)

Фото галерея