ПРИМЕНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ СОЗДАНИИ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ПОДГОТОВКИ КОСМОНАВТОВ К ВЫПОЛНЕНИЮ ВИЗУАЛЬНО-ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ С БОРТА РС МКС

Авторы
Дедкова Е.В.; Юрченко Е.С
Организации
ФГБУ «НИИ ЦПК имени Ю.А. Гагарина», Звездный городок
Сессия
Дистанционное зондирование Земли
Форма представления
Устный
Текст тезисов
Визуально-инструментальные наблюдения (ВИН) являются особым видом деятельности космонавтов на борту пилотируемого космического аппарата. Программа визуально-инструментальных наблюдений (ВИН), осуществляемая на российском сегменте Международной космической станции (РС МКС), включает в себя целый ряд задач, связанных, прежде всего, с наблюдением природных и антропогенных объектов, явлений происходящих в космосе, атмосфере, на земной и океанической поверхностях. Процесс ВИН, в том числе и с борта пилотируемого космического корабля, включает операции поиска, обнаружения и наблюдения объектов (в данном случае подстилающей поверхности) невооруженным глазом и с помощью оптических средств, расширяющих возможности зрительного анализатора космонавта [1,2].
Как показали исследования в области опознавания объектов с борта ПКА, наибольшие трудности при выполнении задач связанных с ВИН космонавты испытывают в первом космическом полете. Поиск объекта, находящегося на земной поверхности, при высоте полета пилотируемого космического корабля 400 км, представляет достаточно сложную задачу и нередко для практического изучения особенностей местности по трассам полета, выработки навыков уверенного ориентирования требуется временной интервал до двух месяцев от начала полета. В целях минимизации сроков выработки навыков ориентирования при поиске объектов наблюдения и выполнения ВИН на высоком профессиональном уровне требовалось проведение соответствующей предполетной подготовки космонавтов.
С этой целью в ФГБУ «НИИ ЦПК имени Ю.А. Гагарина создан стенд «Тренажер ВИН». Его применение в подготовке позволило существенно расширить обучающие свойства ТСПК и обеспечить подготовку космонавтов к выполнению ВИН на высоком профессиональном уровне.
При разработке стенда «Тренажер ВИН» были применены современные информационные ресурсы и технические средства.
Структурно стенд представляет собой три функциональные зоны, объединенные единым информационным пространством: зона тренировки; лекционная зона; методическая зона.
Функционирование стенда обеспечивает комплекс информационных и программно-аппаратных средств, включающий в себя:
• цифровую визуальную модель Земли;
• систему хранения данных;
• систему управления тренировкой;
• информационную систему сопровождения подготовки космонавтов.
При разработке стенда «Тренажер ВИН» были максимально учтены факторы, влияющие на выполнение ВИН с борта РС МКС:
1. Влияние условий полёта на выполнение ВИН.
2. Конструктивные особенности станции.
3. Влияние атмосферы.
4. Светотеневая обстановка на орбите.
Для достижения высокого уровня обучающей эффективности стенда «Тренажер ВИН» были сформулированы и затем реализованы технические требования к цифровой визуальной модели (ЦВМ) Земли:
1) ЦВМ Земли разработана на основе цифровых космических снимков.
2) ЦВМ позволяет формировать в поле зрения бортового средства наблюдения изображения подстилающей поверхности Земли по трассе полета ПКА для любого номера суточного витка, соответствующего заданным баллистическим параметрам орбитального полета.
3) Полнота воспроизведения демаскирующих признаков объектов ВИН (в особенности, для объектов детального наблюдения и объектов – реперов) с учетом их приоритета и времени года (летние и зимние условия наблюдения).
4) Высокий уровень географического подобия формируемого изображения земной поверхности.
5) Возможность необходимых проективных преобразований формируемого изображения с учетом кривизны Земли при моделировании изменения пространственного положения оптической оси бортового средства наблюдения.
6) Возможность плавного масштабирования формируемого изображения для объектов детального наблюдения без потери качества изображения в соответствии с пределами изменения кратности увеличения моделируемого бортового средства наблюдения.
7) Формирование изображения земной поверхности с двумя уровнями информативности.
Первый уровень характеризуется сравнительно низкой детализацией изображения. Он обеспечивает режим обзорного наблюдения Земли (наблюдение невооруженным глазом через иллюминатор).
Вторым (более высоким) уровнем детализации изображения обладают объекты детального наблюдения, просмотр которых связан с масштабированием изображения.
8) Возможность воспроизведения факторов, обуславливающих ухудшение условий наблюдений исследуемых объектов:
• наличие яркостного стимула-помехи (блик);
• облачность любого типа;
• ухудшение частотно-контрастных и цветовых характеристик сцены в видоискателе средств регистрации;
• резкое уменьшение угла поля зрения при переходе от наблюдения через иллюминатор к наблюдению с помощью средства ВИН-Ф;
• наличие в поле зрения элементов конструкции компоновки модулей орбитальной станции.
Результатами применения стенда «Тренажер ВИН» стало приобретение космонавтами теоретической базы и получение достаточных практических умений и навыков для выполнения задач, связанных с ВИН, что привело к значительному уменьшению времени на адаптацию в начале полета и увеличению эффективности и качества целевых работ на борту РС МКС, выполняемых с применением методов ВИН.
Космонавты Олег Артемьев, Сергей Рыжиков, Иван Вагнер, выполнившие свои полеты и Сергей Кудь-Сверчков, выполняющий полет в настоящее время, подтвердили эффективность подготовки на стенде «Тренажере ВИН» и отметили, что сроки выработки навыков ориентирования и выполнения задач ВИН в полете со среднестатистических 2-х месяцев заметно сократились и составили 1-3 недели.

Литература:
[1] Васильев В.И., Сохин И.Г., Васильева Н.В., Бронников С.В., Гордиенко О.С. Визуально-инструментальные наблюдения с борта Международной космической станции экипажами Российского сегмента и основные принципы подготовки к их выполнению. Журнал ФГБУ «НИИ ЦПК имени Ю.А. Гагарина» «Пилотируемые полеты в космос», Звездный городок, 4(7)2013;
[2] Падалка Г.И., Десинов Л.В., Беляев М.Ю., Караваев Д.Ю. Результаты мониторинга с борта РС МКС катастрофических наводнений Краснодарского края. Журнал ФГБУ «НИИ ЦПК имени Ю.А. Гагарина» «Пилотируемые полеты в космос», Звездный городок, 4(9)2013.