Георгий Береговой - Космическая академия

Внутренний интерьер тренажёра транспортного корабля «Союз Т»

Средства информации, которыми оснащено РМК на тренажере, облегчает создание у космонавтов мысленного представления полета ПКА, его положения в пространстве и работы различных систем и агрегатов. Иллюзия полета космонавтов в ходе тренировочного упражнения усиливается также созданием в макете ПКА реальной акустической обстановки имитацией шума двигателей коррекции и ориентации, шума от срабатывания пиромеханизмов, а также имитацией радиосвязи с Центром управления полетом и наземными пунктами.

Дальнейшее приближение условий тренажера к полетным при отработке операции спуска ПКА с орбиты осуществляется имитацией физического движения ПКА посредством установки его макета на подвижной платформе. В общем случае подвижная платформа должна иметь шесть степеней свободы—три линейных перемещения и угловые: по курсу, крену и тангажу. Акселерационные ощущения космонавта в этом случае синхронизуются с изменениями внешней визуальной обстановки в иллюминаторах и оптических приборах макета ПКА.

Погрешность синхронизации составляет менее 0,1 с, так как время запаздывания визуального восприятия движения по отношению к моменту стимуляции вестибулярного аппарата у человека составляет менее 0,1 с [112].

Воспроизведение реальных скоростей и ускорений ПКА на этапе спуска ПКА с орбиты на динамическом тренажере во всей полноте невозможно. Но в этом нет особой необходимости. Обусловлено это особенностями вестибулярного аппарата человека, который воспринимает прежде всего переходные процессы как линейных, так и угловых скоростей.

С целью создания адекватного восприятия на тренажере реальных ускорений ПКА и имитируемых, фронты переходных процессов воспроизводятся в масштабе 1:1 до моментов, соответствующих пределу чувствительности, т. е. насыщению вестибулярного аппарата человека. Космонавт, выполняющий динамические операции в подвижной кабине, получает от фронта ускорения все первоначальные ощущения движения, которые необходимы для адекватного восприятия реальных и имитируемых условий.

После воспроизведения реального фронта ускорения платформа тормозится, причем спад фронта торможения проходит ниже порога чувствительности вестибулярного аппарата космонавта [44], иначе у него могут возникнуть ложные ощущения. При этом, исходя из предельных величин перемещения подвижной платформы по линейным и угловым перемещениям, она переводится в нейтральное положение со скоростями и ускорениями, неощутимыми для вестибулярного аппарата космонавта.

Созданию на РМК обстановки психологически адекватной реальной в значительной мере способствует также «реакция» внешней визуальной обстановки в иллюминаторах и оптических средствах наблюдения макета ПКА на управляющие воздействия космонавта при выполнении тренировочного упражнения.

Система имитации визуальной обстановки (СИВО)

Из всей информации о состоянии ПКА, воспринимаемой сенсорным полем космонавта, более 80% поступает по зрительному каналу. Поэтому так важна на космическом тренажере роль средств имитации визуальной обстановки.

Посредством СИВО на тренажере воспроизводится обстановка орбитального полета ПКА, поиск, обнаружение и стыковка с орбитальной станцией, спуск с орбиты и приземление с воспроизведением изображений звезд. Земли, Луны, Солнца и других космических объектов, находящихся на орбите, во всех пространственных и угловых положениях ПКА.

Космонавт, воспринимая на тренажере визуальную информацию и информацию, поступающую по другим каналам сенсорного поля (слуховому, вестибулярному и др.), формирует воздействия на органы управления ПКА, отчего изменяется пространственное положение ПКА, а следовательно, и визуальная обстановка. По ее изменению космонавт контролирует движения ПКА, выполняет необходимые маневры с ориентированием на местности или в пространстве. По соответствующим ориентирам он определяет углы ориентации ПКА, приращения этих углов, угловые скорости, скорость и направление движения, а также текущие координаты (плоскостные или пространственные).

Характер изменения визуальной обстановки в иллюминаторах и оптических средствах наблюдения ПКА определяется особенностями объектов наблюдения и динамическими характеристиками ПКА.

В связи с тем, что движение ПКА в общем случае осуществляется в трехмерном пространстве, структура изображения визуальной обстановки находится в зависимости от шести координат (трех декартовых и трех эйлеровых), что требует правильной передачи перспективы воспроизводимых визуальных условий. Немаловажную роль играют при этом характеристики средств наблюдения.

Кроме того, «реакция» визуальной обстановки на заданные тренируемым космонавтом управляющие воздействия должна быть идентична полетным условиям, иначе характеристики управления ПКА на тренажере будут искажены и восприятие условий тренажера не будет адекватно реальным.

В целом же воспроизведение визуальных условий на космическом тренажере относится к наиболее сложным техническим задачам. Обусловлено это такими обстоятельствами, как:

• необходимость сочетания в воспроизводимой визуальной обстановке компонентов с различной динамикой относительного движения (космические аппараты, звезды, планеты, Луна, Солнце, поверхность Земли с ориентирами на различном удалении и т. д.);

• широкий диапазон изменения масштаба отдельных объектов визуальной обстановки в процессе выполнения отдельной операции (орбитальной станции при стыковке, поверхности Земли при спуске транспортного корабля с орбиты и т. д.);

• большое разнообразие средств наблюдения ПКА с различными полями зрения и увеличением;

• необходимость существенного различия в характеристиках воссоздаваемых визуальных условий в зависимости от задач (динамическое управление ПКА, астронавигационные наблюдения и детальное, наблюдение объектов на поверхности Земли).

Учет этих особенностей существенно осложняет выбор способов реализации СИВО и диктует многообразие принципиальных подходов по воспроизведению визуальной обстановки на тренажерах.

При создании СИВО космических тренажеров применяются два основных направления. Первый базируется на физическом моделировании визуальных условий, в качестве носителей изображений которых используются масштабные модели, объемные или плоские макеты, диапозитивы и кинофильмы. Второе—основывается на математическом моделировании визуальной обстановки, изображение которой в виде математической модели хранится в памяти ЦВМ.