автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Формирование технико-эргономических требований к системе средств внекорабельной деятельности экипажа на поверхности Марса

На правах рукописи

БАБКИН АНДРЕЙ НИКОЛАЕВИЧ

УДК 629.788:523.3

ФОРМИРОВАНИЕ ТЕХНИКО-ЭРГОНОМИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ К СИСТЕМЕ СРЕДСТВ ВНЕКОРАБЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЭКИПАЖА НА

ПОВЕРХНОСТИ МАРСА

Специальность 05.13.01 Системный анализ, управление и обработка информации

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2006

Работа выполнена в Московском авиационном институте (государственном техническом университете)

доктор технических наук, профессор Полтавец Г.А. доктор технических наук, Цыганков О.С. доктор технических наук, профессор Малоземов В.В.

доктор технических наук, профессор Юзов Н.И.

Ведущая организация: Российский государственный научно-исследовательский испытательный центр подготовки космонавтов им. Ю.А. Гагарина

Защита состоится << 28» /2 2006 г. в /^часов на заседании

диссертационного совета Д 212.125.12 в Московском авиационном институте

(государственном техническом университете) по адресу: 125993, Москва, ГСП-3, Волоколамское шоссе, дом 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского авиационного института (государственного технического университета).

Автореферат разослан «. 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.125.12

Научный руководитель: Консультант: Официальные оппоненты:

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Создание системы планетной внекорабельной деятельности (ВКД) и математических моделей, дающих представления о процессах эрготехнической деятельности на поверхности Марса, требуется для оценки реализации функциональных возможностей марсонавта (космонавта в скафандре под избыточным давлением, находящегося на поверхности Марса) вне базового гермообъема. С учетом того факта что, стоимость доставки каждого килограмма полезного груза на поверхность Марса будет в 50-100 раз больше стоимости доставки той же массы на низкую околоземную орбиту, разработка технико-эргономических требований к средствам системы планетной ВКД экипажа на поверхности Марса и методов обеспечения марсонавтами исследовательских операций является особенно актуальной. Разработка этих требований (независимых от выбора сценария экспедиции), должна проводиться до начала развертывания полномасштабных работ по проекту в целом.

Моделирование и исследование ВКД десантной группы экипажа на поверхности Марса, как тематическое направление, поддержано положительными заключениями ФГУП ЦНИИМаш, ФГУП «АГАТ», решением проблемного совета №10 РК НТС ФКА от 07.07.04, секции №3 НТС РОСКОСМОСа от 06.07.05. При расширении сферы организаций, предприятий и специалистов, обеспечивающих развитие пилотируемых планетных программ, возникает потребность упорядочения знаний и опыта, полученного и сконцентрированного в данной области космической техники.

Актуальность проводимых исследований системы планетной ВКД подтверждается положениями Федеральной космической программы на 2006 - 2015 г. В рамках подраздела "Пилотируемые полеты" предусмотрено проведение мероприятий по «... разработке научно-технического и технологического заделов и отработке ключевых элементов перспективных средств реализации пилотируемых программ, а также разработке базовых средств для реализации пилотируемой экспедиции на Марс».

Объект диссертационного исследования - система планетной внекорабельной деятельности, которая предназначена для решения исследовательских и вспомогательных задач. В систему включены: марсонавт, взлетно-посадочный комплекс (ВПК), оборудование поддержки ВКД, научная аппаратура (НА), специальные приспособления (инструментарий), физическая среда и объекты исследования на поверхности Марса.

Предмет исследования - технико-эргономические требования к средствам обеспечения ВКД на поверхности Марса и элементы концепции обеспечения продуктивной работы экипажа.

Цель работы — обоснование и формулирование технико-эргономических требований и предложений для реализации инженерных решений по обеспечению ВКД на поверхности Марса с помощью математических моделей деятельности и перемещений на различном удалении от базы, с учетом эрготехнических особенностей взаимодействия марсонавта с НА и другим вспомогательным оборудованием вне базового гермообъема.

Методы исследования. Постановка и решение задачи осуществляется на основе методов системного анализа. При разработке комплекса математических моделей использованы элементы теории управления запасами, целочисленные методы оптимизации, различные методы одномерного поиска, метод ветвей и границ, метод анализа иерархий. Методы математической статистики применялись при обработке экспериментальных данных.

Научная новизна результатов работы состоит в следующем:

1) разработана модель структуры системы планетной внекорабельной деятельности;

2) разработан комплекс математических моделей деятельности и перемещений марсонавтов на различном удалении от места посадки (впервые учитывалась конфигурация доминирующих структур рельефа на поверхности Марса);

3) разработана модель готовности системы планетной ВКД и введен показатель оценки качества деятельности тандема марсонавтов;

4) сформированы положения концепции применения инверсных элементов в построении взлетно-посадочного комплекса для увеличения расстояния между точками посадки отдельных модулей, обеспечивающих высадку экипажа и возвращение с поверхности планеты (что расширяет границы исследуемого пространства).

Практическая значимость состоит в использовании:

1) технико-эргономических требований к ВПК, НА, приспособлениям и оборудованию поддержки ВКД для принятия проектно-конструкторских решений;

2) разработанных методов и предложений по реконструкции и загрузке экспериментальной стендовой базы РКК «Энергия» (стенд «Селен») для обеспечения аванпроектной отработки ВКД;

3) разработанного программного продукта информационной поддержки для экспериментального моделирования решения исследовательских задач;

4) проекта технического задания на разработку мобильного модуля поддержки, полученного по результатам математического моделирования перемещений и элементов концепции группировки средств инструментальной поддержки экипажа в составе экспедиционного комплекса;

5) положений концепции целевого опережения при обучении школьников и студентов как будущих марсонавтов, а именно, в рамках образовательной программы «АСКЕТ» на базе студенческой летающей лаборатории (с учетом фактора «квалификация марсонавта») и как экспериментального полигона для оценки предложений по марсианскому скафандру, которые изложены в приложении к техническому заданию на космический эксперимент «РадиоСкаф».

Достоверность результатов, полученных в работе, подтверждается соответствием результатов проведенных экспериментов результатам математического моделирования, а также использованным при исследованиях практическим опытом обеспечения ВКД на орбитальных станциях «Мир» и МКС, приобретенным в процессе:

— экспериментальной испытательной деятельности в скафандре,

|

— разработки бортовой документации для работ в открытом космическом пространстве, j

— создания и применения в открытом космосе инструментов для ВКД. Имеются акты о внедрении результатов работ автора в тематику РКК «Энергия».

Апробация работы н публикации. Основные результаты диссертационной работы доложены автором и обсуждены:

- на научных чтениях, посвященных разработке творческого наследия К.Э. Циолковского в Калуге [1,2,3, 5, 11, 13,14, 16, 17, 19,22, 24,28, 29];

- на международной научно-практической конференции в Алма-Ате [26];

- на международных конференциях в Евпатории [15,18,27];

- в ходе конкурса на соискание премии им академика С.П. Королева и на XVI научно-технической конференции молодых ученых специалистов [10] в Королеве;

■ Иа международных конференциях в Москве [6, 12].

Кроме тезисов и материалов перечисленных конференций, результаты опубликованы в ряде трудов [4, 7, 8, 9, 20,21, 25].

На защиту выносятся следующие основные результаты работы:

1) модель структуры системы планетной внекорабельной' деятельности, сформированная на основе системного анализа орбитальной ВКД;

2) комплекс математических моделей деятельности и перемещений марсонавтов;

3) технико-эргономические требования к системе средств внекорабельной деятельности экипажа на поверхности Марса;

4) элементы концепции:

- группировки средств инструментальной поддержки экипажа в составе экспедиционного комплекса;

- применения инверсных элементов в построении взлетно-посадочного комплекса;

- применения целевого опережения для фактора «квалификация марсонавта».

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и пяти приложений. Работа изложена на 216-ти страницах машинописного текста, содержит 75 рисунков, 34 таблицы и 95 наименования литературных источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обосновывается актуальность темы, обозначена цель, новизна и практическая ценность работы, дана постановка задачи диссертационного исследования.

В первой главе исследуются отличительные особенности и преемственность в4 развитии ВКД. Первым шагом в этом направлении является анализ условий на поверхности Марса и требуемого вспомогательного оборудования для ВКД. Уникальность формирования теоретического подхода к планетной ВКД определяется влиянием планетарных факторов и отсутствием опыта для их компенсации в практике орбитальной ВКД, что позволило выделить два момента.

Во-первых, наличие силы тяжести на Марсе (38% от уровня земной гравитации) значительно усложняет задачу создания скафандра, позволяющего обеспечить необходимую подвижность при высоком уровне безопасности. Не исключается необходимость планирования ВКД в ночное время, из-за повышенного излучения при солнечных вспышках и невозможности создать эффективную противорадиационную защиту в составе скафандра. При этом, для создания достаточной освещенности поверхности Марса в месте работ, по мнению автора, возможно использование значительной площади поверхности обратной стороны тонкопленочных солнечных

6

батарей межпланетного экспедиционного комплекса в качестве отражателей солнечного света, на ареостационарной орбите.

Во-вторых, доминирующие формы рельефа необходимо учитывать, как граничные условия для оптимизации маршрутов перемещений по поверхности Марса. Самыми распространенными формами рельефа на изучаемой территории являются кратеры разного размера, разделенные на две группы и четыре класса по степени выраженности в рельефе. Первая группа кратеров диаметром 15-30 км, вторая 60-100 км. Глубина кратеров уменьшается от 1-ого до 4-ого класса.

Таким образом, освоение Марса требует создания новой системы планетной ВКД с проработкой следующих направлений:

применение вспомогательного барьерного (по микробиологической и токсикологической опасности) шлюза для обеспечения ВКД на поверхности Марса;

уменьшение веса носимого снаряжения и оборудования за счет минимизации запасов и состава систем скафандра, для малого радиуса деятельности;

использование мобильного модуля поддержки ВКД — самоходной платформы с ресурсами, и другими функциями на среднем радиусе деятельности;

использование герметичного марсохода, для дальнего радиуса деятельности. На основе изученных публикаций разработана схема уровневой структуры деятельности экипажа на поверхности Марса (рис.1), которая не зависит от возможных вариаций научной аппаратуры и сценариев пилотируемой экспедиции и, поэтому, принята автором для дальнейшей детализации и экспериментального подтверждения элементной реализуемости. Выделение из модели обеспечения эффективности орбитальной ВКД космонавтов факторов, пригодных для новой системы, направлено на обеспечение высокого уровня безопасности и эффективности при работе экипажа на поверхности Марса.

В диссертации показано, что эффективность выполнения исследовательских операций находится в зависимости от следующих основных факторов: квалификации марсонавта;

позиционирования и поддержания его функционально-продуктивной позы; функциональных возможностей марсонавта, обеспечиваемых скафандром; уровня адаптации исследовательских методик к функциональным возможностям марсонавта;

уровня эргономичности и производительности оборудования и НА; уровня эргономичности и производительности приспособлений; уровня прилагаемых нагрузок; физических условий среды.

При постановке задачи проведена техническая декомпозиция взлетно-посадочного комплекса по материалам разрабатываемых проектов. Определены компоненты, для включения в состав системы планетной ВКД марсонавтов.

Во второй главе рассмотрена структура системы планетной ВКД (рис.2). На этой основе определён необходимый комплекс математических моделей для оптимизации деятельности экипажа на поверхности Марса (рис.3).

Полнота выполнения научной программы на поверхности планеты определит основной вклад в пилотируемую экспедицию на Марс. Ожидаемая ценность результатов эквивалентна полученной 50-ю беспилотными аппаратами и существенно зависит от

возможностей реализации ВКД на поверхности планеты. Поэтому, в целях исключения принятия неэффективных решений, на основании параметров комплекса математических моделей, проведена аванпроектная проработка средств и методов обеспечения ВКД на поверхности Марса. Для расширения границ исследуемого пространства применяются подсистемы с использованием мобильного модуля поддержки (ММП); пилотируемого марсохода (ПМХ).

Решение задач II типа

М А

Решение задач I типа

Е, ш

контроль служебных | систем скафандра

Восстановление физиологических параметров

Циклы реализации двигательных задач

Перемещение (пеший ход)

Объекты исследований

Е.Ш, I

Е.ш.1

Научная аппаратура

Приспособления

ш.....:п.!

Обслуживанием^ ^чСбор или добыча НА \Мт^бразцов

Циклы реализации целевых задач (ареологическая разведка)

ММП

навигация Транспортировка + пеший ход

Циклы реализации целевых задач

Е, т. I

(Ареологическая разведка)

Объекты исследований

Дистанционная ареологическая разведка

1000 км

подсистема дальнего радиуса действия Ч_

Циклы реализации целевых задач

Е.ш.1

(Ареологическая _ разведка)

Объекты: исследований

Окружающая среда

Обозначения(1с) космонавт (оператор внутри гермообъема)^Д| марсонавт (оператор в скафандре), <,!:-. 1 -гермообъем, < > -негерметичный объем(^А^) -аэростат. Факторы эффективности ВКДр.] рабочее позиционирование марсонавта;<^Мт^> методики;

эргономичность: [ И] интерфейсов научной аппаратуры,[П) исследовательских приспособлений.^^)] оборудования поддержки выхода.

Рис. 2. Структура системы планетной внекорабельной деятельности марсонавтов.

На удалении до 100 метров от ВПК система не использует дополнительные элементы технической поддержки, являясь отграниченным в окружающей ее внешней среде планеты и взаимодействующей с ней объектом, обладающим интегративными свойствами, не сводимыми к сумме свойств его компонентов, которые функционируя, реализуют физические операции, для чего создают потоки преобразуемых веществ (т),

энергии (Е), информации (I) и других факторов. Такие потоки определенным образом

параметров моделей и разработки оптимальных исследовательских стратегий (как совокупность рекомендаций) для малого, среднего и дальнего радиуса действия по обеспечению продуктивной работы на поверхности Марса.

Взаимная зависимость алгоритма исследовательских операций марсонавта и степени отработки элементов деятельностных задач на поверхности планеты указывает на взлетно-посадочный комплекс, как базисный технический элемент системы.

10

Особенности его построения, существенно влияют на облик десантной экспедиции и, поэтому рассмотрены в диссертации с точки зрения наилучшего обеспечения ВКД.

В математической модели готовности системы планетной ВКД для обеспечения исследовательской работы марсонавты рассматриваются как тандем функциональных блоков, соединенных последовательно, когда отказ любого приводит к отказу системы. В качестве математического аппарата используются известные методы теории надежности.

В качестве критерия выбран коэффициент готовности системы планетной ВКД при длительной эксплуатации Г\у (1=оо). Он зависит oí причин отказов и факта наличия объекта отказа в зонах досягаемости марсонавта.

За пределами зоны самостоятельной досягаемости марсонавтов (имеется только один ремонтник) принят коэффициент готовности: Г\у (^=0°) = (Кп) \\ • (')

Интенсивность отказов X и восстановления ¡Л принимаются в этом случае как технологические показатели деятельности марсонавтов. Коэффициент готовности в пределах зоны досягаемости (при двух ремонтниках): Гт(1=со) = (КГ2)Т . (2)

Физиологические показатели деятельности марсонавтов введены для учета интенсивности утомления Ху и физиологического восстановления Цс, которые следует применять, когда потеря работоспособности вызвана утомлением. Коэффициент готовности в этом случае: Гф(1=оо) = (КГ2)Ф = —ч2 . (3)

(А,у + Цс)

Время пребывания марсонавта на поверхности планеты детализируется:

Твых = 1| + (1сб0 + ^0бО+ Ъна) + ОшЛк» + ^служ"*" ^р + исх), (4)

где ^ — время на решение исследовательских задач;

1ц— время на решение вспомогательных задач, обеспечивающих работоспособное существование марсонавта;

Математическая модель оценки эффективности работы марсонавта использует

М(>,] = Т,ы,-М[|„] ...

пг>'" т ' У?)

коэффициент эффективности: КЭф = _ _

' ВЫ1 I вых

Математическое ожидание случайной величины вспомогательного времени равно:

Гш т 1

М[1„]=т =тР(рнр) I £ + 1елуж+ 1пр]+ Х ; (6)

¡=1 I=1

где средние затраты времени на один обратимый переход между работоспособным и неработоспособным состояниями; I = 1 ... ш - номер перехода;

Р(рнр)-вероятность перехода мареонавта из рабочего в неработоспособное состояние и обратно определяется как коэффициент готовности системы:

из (1) - Р(рир)ж=Ро =(КГ2 , из (2) - Р(рнр)т=Ро =(К„ )т , из (3) - Р(рнр)Ф=Ро =(КГ2 )ф, где видна связь моделей готовности и эффективности. Следующий уровень детализации показывает, что время шлюзования складывается из времен (1пш) прямого, (1ош)

обратного шлюзования и (Соб) времени дезактивации скафандра.

Время (^луж) это сумма произведений (изм)- времени взаимоконтроля и (1сам)- времени самоконтроля на (Ь) - частоту контроля параметров скафандра и взаимоконтроля. Величина времени перемещения (1пр) напрямую зависит от расстояния (Ьпр), на которое должен переместиться марсонавт и времени (1на|1) затрачиваемого на навигацию. Существует обратная зависимость от скорости (Упр).

Математическое ожидание случайной величины результативного времени равно:

- п Ч

М[1,1= р, . 2к60 + ^обо] + 1)1онл; (7)

Ккн Г(рас) , = 1 • _ |

где Кки-коэффициент качества изысканий (определяется уровнем квалификации), I = 1 ... п, ч - номера изыскательной операции и блока, обслуживаемой НА; п, q - общее количество изыскательных и операций с научной аппаратурой.

Вероятность распознавания марсонавтом требуемого образца можно определить известной формулой: Р(рас) = ехр[ -КР (А/Ь)2|; (8)

где Кр - коэффициент формы, А- разрешающая способность зрительного анализатора, Ь-размер объекта наблюдения.

Затраты времени на сбор образцов (^бо) определяются (К^) коэффициентом, учитывающим сложность выполнения операции из-за ограничений, накладываемых скафандром и суммой времен: ^с - поиска образца, - захвата, 1ВДН - идентификации, 1док -документирования, Ц™ - укладки образца.

1 Ь

Затраты на добычу образцов (с приложением усилий): ^о6о = Км 2 ( —^ + 1р„);(9)

¡=1

где 1 = 1 ... ] - номер операции, j - количество операций до завершения цикла, Ь„ - величина хода руки, Срп - затраты времени на рабочее позиционирование,

г1

Ударный импульс равен: Б РМ(1М) сИ; (10)

где 1|- начальный момент воздействия, 12- конечный момент воздействия,

и,- время удара, Р„- сила воздействия, развиваемая марсонавтом, которая прямо

пропорциональна силе воздействия человека без скафандра и обратно пропорциональна

12

времени непрерывной деятельности, (Ьлок) частота повторений требуемой локомоции и величине (Рск) избыточного давления в скафандре. j.

Затраты времени на обслуживание НА: t0nA = t0I, + ^ (t n+14), (11)

i = 1

где i = 1 ... f- номер операции, при которой требуется обращение к документации,

f — количество обращений к документации,

tn- время поиска соответствующего раздела,

t4- время чтения соответствующего раздела.

Время выполнения элементарной операции можно представить:

s

и=КелЕ( +tpn)+ £ , (12)

j _ | Fb3 r к

где г — количество элементов конструкции и органов управления, которыми марсонавт манипулирует при установке и обслуживании НА;

R - количество элементов конструкции и органов управления, которыми марсонавт способен манипулировать в единицу времени при заданном уровне ошибок.

Полученный уровень детализации параметров модели эффективности позволяет разработать требования к системе средств планетной ВКД.

Математическая модель пеших перемещений построена для оптимизации маршрутов в габаритах экспериментального полигона стенда «Селен» и проводилась методом ветвей и границ без использования метода полного перебора как решение несимметричной задачй коммивояжера. Склон (15°)

Полученный гамильтонов контур 1-5-4-3- .СЕДО/у 11

2-1 имеет наименьшую протяженность (рис. 4). Перемещения экипажа на ММП,

также могут оптимизироваться по ^^

рассмотренному алгоритму. \U 9 ^¡шПК Рис- 4

Стратегия циклического использования марсонавтами одного ММП реализуется

при неисправности другого ММП. При этом один марсонавт перемещается на ММП с

опережением и, затем ожидая второго, проводит исследования в точке встречи, а позже

передает средство передвижения другому марсонавту, прибывшему пешком. I......... ............I Sv2. .......SE2

первый марсонавт | ,-------:---------------------^у т Т А

1 jU_Тис 1 eL Е 2_' ис 2 ^ t

\ Tei " К ^----:..

второй марсонавт ¡V _ У У^

SE, SXi Рис. 5

13

Расстояние (рис. 5), пройденное пешком до точки встречи, равно расстоянию, покрытому при перемещении на ММП 8Х - 5Е, а значит произведение скорости на время ходьбы: Ух • Тх = УЕ • ТЕ , откуда период времени, в течение которого один марсонавт может проводить исследования, равен: Тис- (V-? Г-Уа 1ТЕ. (13)

Из условия = 5е следует: Ух (Т + ) = УЕ (Т- Туу ), откуда период времени, в течение которого оба марсонавта работают совместно, равен:

т™= Т (УЕ - Ух) / (УЕ + Ух). (14)

Скорость продвижения вперед при этом определяется по формуле:

V = § _ Ух(Т+Т>у) Г . , УЕ-УХ 1 2Уе Ух

V*---т - т = Ух уЕ + ух 1- Уе + Ух' °5)

а доля времени в цикле, в течение которого оба марсонавта работают совместно,

Ус - Уу

определяется соотношением: Т\у/Тх= Т4г— • ('6)

УЕ + Ух

Выбранный с помощью показанной модели (среднего радиуса действия) диапазон скоростей ММП отражен в проекте технических требований [20].

Анализ систем скафандра для разгрузки марсонавтов с помощью известных методик теории управления запасами позволяет определить величины расчетных значений СДОст> Схр и параметры модели Вилсона Ь, т, я, и в сравнении с исходными данными по скафандру «Орлан» выделить оптимальный уровень ресурса (табл.1).

Таблица 1. Исходные данные для определения размера ресурса кислорода

Величины расчетных значений модели Исходные данные по скафандру «Орлан»

Т,Ч Сдост Схр Ь Ч» л Число стыковок ОРК Время стыковок ОРК, мин Вес сменных элементов, кг

2 32399 3 540 180 5 25 1,8

259200 ; 6 2160 360 и 3 V 3,6.V

8 2073600 12 8640 720 2 10 7,2

В системе планетной ВКД марсонавтов стыковка объединенного разъема коммуникаций (ОРК) и замена блоков сменных аккумуляторов имеет принципиальное значение. Предлагается закрепить за этими операциями характеристические параметры для принятия управляющего решения по досрочному завершению ВКД с использованием приведенной величины потери качества по Тагути: '

Рпк= -2 - Г (Ь) - 1т«+Лы„] 5 (17)

1_ *ПК ^ 2 JJ

где Рпк— функция потери качества, 1тах - 1т1п- поле допуска на параметр, ^ - значение измеряемого параметра, т„к = 1тах - ^¡п.

Наилучшему качеству при этом соответствует РПк = 0, а наихудшему РцК = I. Математическая модель перемещений пилотируемого марсохода (дальнего радиуса действия).

Рис. 6. Графическая модель перемещений.

Маневрирование на местности с

кольцевыми препятствиями в виде кратеров между I и ¡+1 пунктами может осуществляться исходя из условий (18).

Таблица 2. Маршрутные диаметры

х +у + г=с!|,

X2 + У2 + 7} = (X + У + Х)г.

(18)

Совместное решение этой системы дает:

х=[ ^±Уг+2(с1г-2г)

У =

Г (19)

№маош <11 (км) Z(км) Х(км) У(км)

1 55.5 0 0 0

2 55.5 0 27.75 27.75

3 55.5 5 36.2 14.2

4 55.5 10 37 8.5

5 55.5 15 36 4.5

6 55.5 20 33.7 1.8

7 55.5___ 30_ 25.3 0.2

Данная математическая модель описывает варианты возможных траекторий между

г

точками складирования с наложением ограничения: ,, 0.

2_ о! = 72 ¡Ьа;,

где Б — описываемая траекторией площадь. I - * Входным параметром модели является диаметр огибаемого кратера в виде целого неотрицательного Z, а на выходе диаметр двух других неотрицательных и целых X и У траекторных окружностей (табл.2), где выделены оптимальные диаметры маршрутов для опорной окружности сП = 55,5 км. При Z = 0 система имеет единственный корень, траектория показана пунктиром (рис.6):

V 2 У

Чтобы обеспечить проведение исследований в районах с различными характеристиками рельефа и альбедо поверхности, желательно иметь ресурс движения порядка 1000 км. Расположение базовых пунктов складирования топлива возможно

определить в рамках целочисленного решения так называемой задачи о джипе.

Расстояние между (¡-1)-м и 1-м складами принимается за диаметр исследуемого района и

обозначено в таблицах (с^), - количество топлива, которое необходимо заготовить на

¡-м складе, - число рейсов между этими двумя точками.

Тогда, в общем виде добавочную величину затрат топлива на проведение

б

кольцевого маневрирования можно оценить как: (^ о = £(1^—1) ш1-

¡= I

Результаты рассчитаны при условном расходе единицы топлива на один километр и приведены в табл.3.

Таблица 3. Затраты топлива на проведение кольцевого маневрирования

i 0 1 2 3 4 5 6 7 8

d¡ (км) 0 33,3 38,5 45,5 55,5 71,4 100 166,6 500

Q¡0 (ед) 3088,4 627,3 604,5 571,5 522,8 448,3 314 •0 0

2kj— 2 12 10 8 6 4 2 0 0

Для тех участков поверхности, где преобладают кратеры со слабо выраженным

валом, траектории движения могут быть дугами различной кривизны (рис.6). Они будут

лежать в пределах окружности диаметром d¡, приближаясь к оси с шагом h = d¡/2k¡ - 2.

Длина дуги Uu определяется известной формулой Гюйгенса:

Uo«2 Lj + 1/3 (2Lj- di), где Lj= V^dT/^+h2. f

А весь пройденный путь за переход: U¡u =£2 Uu, где f = 1,...,6.

j-i

Затраты топлива Q¡u на все дугообразные траектории можно оценить как:

Qjo= где k¡ = 1,...,7.

i- i

Оценивались также затраты топлива Q¿ на ломанные траектории (рис.6):

(k.-i) f

Q¡¿= Z S4LJ,raef=U...,6Hkí=l.....7.

i-I i»l i

Результаты расчетов приведены в табл.4. j

Таблица 4. Затраты топлива на ломаные и дугообразные траектории

i 0 1 2 3 4 5 6 7 8

d¡ (км) 0 33,3 38,5 45,5 55,5 71,4 100 166,6 500

Q¡(ед) 2575 499,2 483,6 462,7 432,1 386,9 310,5 0 0

Q¡¿ (ед) 2423 474,3 -458,9 438 407,4 361,6 282,8 0 0

k¡- 1 6 5 4 3 2 1 0 0

Для сравнения в табл.5 приведены, как недостижимый идеал, расчетные значения координат точек складирования и затраты топлива при движении только по прямолинейным траекториям |, на пути аналогичной протяженности, при котором

16

минимизируется расход топлива на весь маршрут, число рейсов между каждой парой складов и минимальное количество топлива, которое надо взять из отправной точки. Таблица 5. Затраты топлива на прямолинейные траектории

1 0 1 2 3 4 5 6 7 8

({¡км 0 33,3 38,5 45,5 55,5 71,4 100 166,6 500

<2« Кед) 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

2к|+ 1 15 13 11 9 7 5 3 1

Многократные челночные перемещения по прямым траекториям труднореализуемы для марсианского рельефа и не информативны для планетных исследований. Возможные линейные объекты для изучения на Марсе имеют протяженность 500-600 км, поэтому только переходы по столбцам 7 и 8, приведенные в табл.5, приняты для перемещений по прямой.

Таким образом, для реализации продуктивной стратегии перемещений требуется начальный запас топлива (<20), зависящий от заданных условий перемещения при ч сложном кратерированном ландшафте <201 = <2| + <20= 7088,4, и при благоприятной равнинной поверхности <202 = <2| + = 6423. Возможны и комбинированные варианты траекторий.

Третья глава посвящена экспериментальной отработке элементов эргатической системы планетной ВКД марсонавтов.

Достоверность проведенной экспериментальной серии обусловлена тем что:

!

предварительные оценки концепций марсианского скафандра предполагают сохранение избыточного давления на уровне 0,4 атм, что соответствует характеристикам применяемого скафандра «Орлан - М»;

- подвижность рукавов и перчаток «Орлан - М» может быть рассмотрена для оценки моторного поля в технико-эргономических требованиях;

- при выполнении моделирования группы элементарных двигательных задач, не требующих наклонов и перемещения по поверхности стенда, возможна разгрузка оператора от веса скафандра с помощью системы подвески.

Приведенные на рис.1 целевые операции марсонавта рассматривались в качестве исходных характеристик движений, с детализацией двигательных задач для экспериментальной отработки требуемых элементарных локомоций марсонавта, применительно.к задачам исследовательской деятельности на поверхности планеты. Экспериментально установлены зоны и границы малозатратной деятельности

17

марсонавта, аппроксимирована биомеханическая схема тела испытателя при работе в скафандре в условиях марсианской гравитации. Проведено экспериментальное сравнение использования кернов с работой только специализированным молотком. Из общего числа приспособлений для работы на поверхности Луны и инструментов орбитальной ВКД выбрана группа инструментов, для аванпроектной отработки деятельности марсонавтов. Показано применение предложенной автором полулыжи (за счет изменения угла устойчивости марсонавта), для снижения риска падения на спину. Оценивался уровень эргономической проработки перспективных разъемов электрокоммуникаций, которые применялись в следующей серии экспериментов на совместимость со скафандром.

Анализ нового фактора рабочего позиционирования марсонавта в условиях гравитации проводился при выполнении стыковки разъема для кабелей систем электропитания, операторами, сна|эяженными в скафандр, под избыточным давлением

0.4 атм. Условия проведения эксперимента были следующими:

Оператор (три различных уровня подготовки — (а=3)):

1) имеет опыт работы в СК и по стыковке разъемов;

2) имеет опыт работы в СК;

3) имеет опыт по стыковке разъемов.

Тип рабочего позиционирования (как взаимного расположения исполнительных органов и предмета труда т.е. уровень удобства) п =3:

1. Стыковка одной рукой в оптимальной рабочей зоне.

(оптимальная рабочая зона: высота горизонтальной оси от пола 1300 мм.).

II. Стыковка двумя руками в оптимальной рабочей зоне.

III. Стыковка одной рукой на границе зоны деятельности (высота от пола 900 мм.). Время проведения операций фиксировалось. ;

N = а + п =9 — общее число экспериментов данной серии.

Так как, объем экспериментов при каждом типе рабочего позиционирования одинаков (п1=Пц=Пц|=3), для проверки гипотезы, об однородности дисперсии S2 (Y)

, I

использовался критерий Кочрена G=0,54 < G „ (3; 3)=0,79. Следовательно, гипотеза об

однородности не отвергается и дисперсионный анализ можно проводить.

i

В результате вычислений найдены суммы квадратов, составляющих полный суммарный квадрат и соответствующие числа степеней свободы:

18 1

Q = Q,+ Q2= 317,5; fn = f,+ f2=N-l=8; ^

I

Q 1=224,2; fi=a-l=2; У

Q2=93,3; f2 = fOUJ = N-l=6. / Тогда средние квадраты равны: S2i (Y)= Qi / f|= 112,1; |

S22 (Y)= S2ouj (Y)=Q2 / f2= 15,5. J Значимость фактора проверялась с использованием критерия Фишера (F), при уровне значимости а = 0,05. Гипотеза не отвергается, если выполняется условие: F = S2, (Y) / S2OUJ (Y) > F а (f, ; folu ).

В рассматриваемом случае F = 7,23 > F а (2; 6) = 5,14 и, следовательно, с вероятностью, Р= 0,95 можно утверждать что значимость фактора типа рабочего позиционирования существенно влияет на длительность операции. Это позволяет определить вклад исследуемого фактора в общую изменчивость времени выполнения операции. S2A(Y) =l/n [S2,(Y) - S2oul(Y)] = 32,2 .

Оценка полной дисперсии времени выполнения операции составила: S2n (Y) =S2a(Y) + S2om (Y) = 47,7 . Следовательно, изменчивость времени выполнения операции на S2A(Y) • 100 /S2n (Y) = 32,2 • 100 /47,7= 67,5% обуславливается рабочим позиционированием. Это подтверждает правильность учета данного фактора в исследуемой системе.

В четвертой главе и приложениях приведены результаты работы по следующим направлениям реализации инженерных решений и разработки элементов следующих концепций:

■ применения инверсных элементов в построении ВПК,

■ группировки средств инструментальной поддержки экипажа в составе экспедиционного комплекса,

■ целевого опережения для фактора «квалификация марсонавта»; а также:

разработка технико-эргономических требований к НА и приспособлениям для ареологических исследований на поверхности Марса,

разработка принципов эффективности управления ВКД марсонавтов, анализ содержания и хронологии орбитальной ВКД,

моделирование палеобиологической разведки и оптимизация инструментального состава приспособлений для ареологических исследований и сопроводительных работ, разработка мероприятий, оптимизирующих использование марсохода, разработка положений образовательной программы «АСКЕТ» на базе студенческой летающей лаборатории. Предлагаемый автором вариант построения ВПК на основе инверсных элементов парирует следующие недостатки исходных вариантов:

- высокие требования к посадочной площадке для обеспечения старта;

- сложность отработки и ярусность компоновки ВПК;

- необходимость возврата в исходную точку при перемещении по Марсу;

- отсутствует дублирование средств для старта с поверхности Марса;

- не изолируется гермообъем возвращаемого и посадочного аппаратов;

- при неустранимой поломке марсохода на значительном удалении от ВПК существует неопределенность в мероприятиях по эвакуации экипажа.

Для сравнительной оценки известных проектных решений ВПК-А, ВПК-Б (табл.6), с вариантом ВПК-В, который получен в ходе диссертационного исследования, применялся метод анализа иерархий. В результате численно выражена относительная степень взаимодействия элементов в иерархии. Затем проводились процедуры синтеза множественных суждений и получения приоритетности критериев. Использовались следующие критерии: . 1) вероятность благополучного возвращения экипажа...с поверхности на орбиту, 2) безопасность (микробиологическая и токсикологическая), 3) степень риска нереализации проекта, 4) стоимость разработки, 5) возможности, предоставляемые для программы исследований, 6) сроки разработки, 7) количество операций сборки на орбите при использовании РН типа "Протон", 8) возможность использования последующими экспедициями оставшихся на Марсе модулей ВПК.

Преимущества варианта ВПК-В с применением инверсных элементов численно подтверждаются значениями глобальных приоритетов (табл.6). Таблица 6

Составные приоритеты 1 0,305 2 0,299 3 0,132 4 0,09 5 0,079 6 0,045 7 0,036 8 . 0,019 Глобальные приоритеты

ВПК-А 0,31 0,183 0,069 0,072 0,258 0,068 0,062 0,166 0,19368

ВПК-Б 0,196 0,075 0,244 0,279 0,105 0,199 0,285 0,073 0,16842

ВПК-В 0,493 0,742 0,687 0,649 0,637 0,731 0,653 0,761 0,6425

В целях снижения микробиологической и токсикологической опасностей для марсонавтов в разработанных положениях концепций показано:

функциональное разделение аппаратов, обеспечивающих посадку экипажа и возвращение с поверхности планеты, что исключает попадание в атмосферу взлетного корабля марсианских частиц;

оптимизация формы и схемы размещения на взлетном корабле возвращаемых контейнеров, герметизируемых во время ВКД;

совмещение ММП и экспресс-лаборатории для ареологических изысканий и обработки исследуемых образцов вне гермообъема ВПК.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В представленной работе, проведена опережающая по времени постановка и отработка задач планетной ВКД на фоне предварительных сценариев и проектов межпланетной экспедиции, что позволяет определить, какими предпочтительными характеристиками должны обладать компоненты системы средств ВКД, чтобы обеспечить достижение поставленной перед ней цели.

1. Определенны фундаментальные факторы и отличительные условия орбитальной ВКД, которые вместе с проектируемыми элементами межпланетной экспедиции использованы для построения новой системы планетной ВКД марсонавтов, обеспечивающей безопасность и эффективность операций.

2. Представленный комплекс математических моделей позволил провести анализ системы с учетом доминирующих структур рельефа планеты при помощи различных методов исследования операций в зонах деятельности 100 м, 3500 м и до 1000 км от места посадки. Моделируемые оценки при 100% затратах времени на пешее перемещение дают 60% на совместную работу в цикле, что является достаточным минимумом для выполнения совместных операций с модулем мобильной поддержки. Определен оптимальный диапазон затрат 6423-7088 единиц топлива для марсохода.

3. При выбранной циклической схеме управления запасами показано наличие резервного объема кислорода в один литр под давлением 420 атм, что позволяет иметь аварийный запас в скафандре на 15 минут с расходом 29 л/мин.

Выделен оптимальный уровень основного ресурса в 360 л кислорода, учитывающий время, затрачиваемое на стыковку объединемного разъема коммуникаций скафандра, как показатель оценки качества деятельности марсонавтов, связанный с безопасностью. Это

21

в наглядной количественной форме отражает состояние всей системы, влияющее на решение по досрочному прекращению ВКД.

4. На основе сформированных в работе технико-эргономических требований разработаны предложения по группировке средств инструментальной поддержки экипажа, которые направлены на экономию массы грузов, доставляемых на поверхность Марса, что достижимо за счет:

— исключения функционального дублирования инструментов между группами ремонтных и исследовательских приспособлений;

— 90% эффективности упаковки цилиндрических контейнеров ВКД унифицированных для возврата образцов;

— максимально возможного объема контейнера, который можно получить из плоской листовой заготовки (10 х 400 х 400 мм для элементов лабораторного оборудования ВКД).

5. Создан полигон для оценки технических предложений по марсианскому скафандру, в том числе и реализации образовательной программы «АСКЕТ» для целевой опережающей подготовки марсонавтов, которая является экспериментально подтвержденным способом создания молодежных научно-исследовательских аппаратов, не требующих больших материальных затрат (общее время работы передатчика «РадиоСкаф1» на орбите составило 14 суток 7 часов 34 минуты).

Результаты диссертационного исследования являются основой технических предложений для принятия решений по концептуальному облику ключевых элементов

десантной экспедиции на Марс. |

i

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ АВТОРА ПО ТЕМЕ

ДИССЕРТАЦИИ

1. Бабкин A.M. Игровые элементы методики начального аэрокосмического образования // XXXII научные чтения, посвященные разработке творческого наследия К.Э. Циолковского, Калуга. 1997: Тез. докл. - М.: ИИЕТ РАН, 1997.- с.216-217.

2. Бабкин A.M. Школьные уроки по теме космические скафандры // XXXIII Научные чтения, посвященные разработке творческого наследия К.Э. Циолковского, Калуга. 1998: Тез. докл. - М.: ИИЕТ РАН, 1998,- с.207.

3. Бабкин А.Н. Подготовка космонавта в аэрокосмическом образовании // XXXV Научные чтения, посвященные разработке творческого наследия К.Э. Циолковского, Калуга. 2000: Тез. докл. - М.: ИИЕТ РАН, 2000..- с.210.

4. Бабкин А.Н. Как прийти в космонавтику через детские игры? / Школа космонавтики // Образовательный научно-популярный журнал // Дети, Техника. Творчество, 2001 ,№5.- с. 12-14.

5. Бабкин АЛ. Методические основы изложения темы «Внекорабельная деятельность космонавтов» на школьном факультативе // XXXVI Научные чтения посвященные разработке научного наследия и развитию идей К.Э. Циолковского, Калуга. 2001: Тез. докл. - Калуга: ИД Эйдос, 2001.- с.205-206.

6. Бабкин А. Н. Анализ и перспективы развития комплекса средств обеспечения ВКД. // Труды молодежной конференции «Всемирная космическая неделя ООН»,- М.: МАИ, 2003. - с. 28-29.

7. Бабкин А.Н. Лунный стенд для марсиан //Новости космонавтики,- 2003 , № 10.- с.20.

8. Бабкин А. Н. Анализ и экспериментальная отработка рабочего позиционирования космонавта на поверхности Марса / Труды МАИ, 2006, №2Н.

9. Бабкин А. Н. Антропоцентрическая концепция взлетно-посадочного комплекса для экспедиции на Марс / Вестник МАИ-03, 2006 (в печати).

10. Бабкин А.Н., Артемьев О.Г. Отработка мультисегментных операций ВнеКД на МКС // Материалы XVI научно-технической конференции молодых ученых н специалистов. Королев, 2002,25-29 ноября. П.Бабкин А.Н., Дороничев АЛО., Ульянов В.С., Цыганков О.С. Бортовая мастерская орбитальной станции // XXXVI научные чтения посвященные разработке научного наследия и развитию идей К.Э. Циолковского, Калуга. 2001: Тез. докл. - Калуга: ИД Эйдос, 2001,- с. 162-163

12. Бабкин А.Н., Полещук А.Ф. Проект «РадиоСкаф» - 1 этап студенческой летающей лаборатории //4-я международная конференция «Авиация и космонавтика -2005». Тез. докл.- М.: Изд-во МАИ, 2005.- с.75.

13. Бабкин А.Н., Полещук А.Ф., Цыганков О.С. Технологические задачи и организация труда десантной группы экипажа на поверхности Марса // К.Э. Циолковский и проблемы развития науки и техники // Материалы XXXIX научных чтений памяти. К.Э. Циолковского. Калуга, 2004,- с. 189-190.

14. Бабкин А.Н., Полтавец Г.А. Адаптация специальных методик подготовки космонавтов как

/

возможное прикладное направление в аэрокосмическом образовании // XXXVII Научные чтения посвященные разработке научного наследия и развитию идей К.Э. Циолковского, Калуга. 2002: Тез. докл. - Калуга: ИД Эйдос, 2002.-С.214-215.

15. Бабкин А.Н., Полтавец Г.А. Анализ и синтез системы обеспечения процесса исследований на поверхности Марса// 10-ая международная конференция «Системный анализ, управление и навигация», Евпатория. 2005: Тез. докл. - М: изд-во МАИ, 2005.- с.40-41.

16. Бабкин А.Н., Полтавец Г.А. Аэрокосмическое образование на этапе подготовки пилотируемых полетов на Марс. // XXXVIII научные чтения памяти К.Э. Циолковского, Калуга. 2003: Тез. докл. -Калуга: ИДЭйдос,2003.-с.214

17. Бабкин А.Н., Полтавец Г.А. Базовая платформа образовательной программы «АСКЕТ» // Научное творчество К.Э. Циолковского и современное развитие его идей: Материалы ХЬ научных чтений памяти. К.Э. Циолковского - Калуга: ИП Кошелев А.Б.,2005,- с.253-254.

18. Бабкин A.II., Полтавец Г.А. Комплекс инструментального обеспечения подсистемы сопровождения и поддержки планетной экспедиции «Mars-XXI» // 7-ая международная конференция «Системный анализ и управление космическими комплексами», Евпатория. 2002: Тез. докл. - М: изд-во МАИ, 2002.

19. Бабкин А.Н., Полтавец Г.А. Системный подход к организации внекорабельной деятельности космонавтов. // XXXVI Научные чтения посвященные разработке научного наследия и развитию идей К.Э. Циолковского, Калуга. 2001: Тез. докл. - Калуга: ИД Эйдос, 2001.- с.192-193.

20. Бабкин A.II., Полтавец Г.А. Условия для внекорабельной деятельности на поверхности Марса и требуемое вспомогательное оборудование / Труды МАИ, 2006, №24.

21. Бабкин А.Н., Полтавец Г.А. Формирование структуры системы планетной внекорабельной деятельности экипажа на поверхности Марса / Вестник МАИ-04, 2006 (в печати).

22. Бабкин A.1I., Полтавец Г.А., Цыганков О.С. Специальное обучение контингента для экспедиций на Марс // К.Э. Циолковский и проблемы развития науки и техники // Материалы XXXIX научных чтений памяти. К.Э. Циолковского. Калуга, 2004.- с.263-264. \

23. Бабкин А.11., Цыганков О.С. Внекорабелыюе бурение; в процессе палеобиологической разведки

i

Марса. // Материалы XLI научных чтений посвященных разработке научного наследия и развитию идей К.Э. Циолковского. Калуга: ИД Эйдос, 2006,- с 199-200. '

24. Бабкин А.Н., Цыганков О.С. Предпроектная отработка деятельности экипажа и оборудования поддержки ВКД на поверхности Марса // Научное творчество К.Э. Циолковского и современное развитие его идей: Материалы XL научных чтений памяти. К.Э. Циолковского - Калуга: ИП Кошелев А.Б.,2005.- с. 191-192.

25. Бабкин А.Н., Цыганков О.С., Полтавец Г.А., Полещук А.Ф., Александров А.П. Исследование ближнесрочной перспективы и планирование использования экспериментальной стендовой базы ВКД//' Отчет о научно - исследовательской работе. РКК «Энергия», 2005.

26. Полещук А.Ф., Ульянов B.C., Бабкин А.Н. Обзор технологии и инструментов, используемых космонавтами в открытом космосе для разделения материалов // Международная научно-практическая конференция «Суверенный Казахстан: 10-ти летний путь развития космических исследований», Алма-Ата, 2001: Тез. докл. - Алма-Ата: ИКИ МОН PK, 2001.- с. 121.

27. Полтавец Г.А., Бабкин А.Н. Проблемы управления комплексом средств, обеспечивающих внекорабельную деятельность космонавтов // Сборник трудов 6-ой международной конференции «Системный анализ и управление космическими комплексами». - М.: 2001.- с.44-45.

28. Ульянов B.C., Бабкин А.Н. Разработка стенда «Бегущий поручень» для тренировок типовых операций ВКД // XXXVII Научные чтения посвященные разработке научного наследия и развитию идей К.Э. Циолковского, Калуга. 2002: Тез. докл. - Калуга: ИД Эйдос, 2002,- с. 180-181.

29. Цыганков О.С., Тихонов П.В., Бабкин А.Н., Артемьев O.A. Квазипневматический колесный движитель для лунного и марсианского транспорта. // Материалы XLI научных чтений памяти К.Э. Циолковского. Калуга: ИД Эйдос, 2006,- с. 202-203.

Принятые сокращения.

Введение.

Глава 1. Отличительные особенности и преемственность в развитии внекорабельной деятельности.

§ 1.1. Условия для внекорабельной деятельности на поверхности

Марса и требуемое вспомогательное оборудование.

§ 1.2. Техническая декомпозиция взлетно-посадочного комплекса как базы для деятельности марсонавтов.

§ 1.3. Анализ модели обеспечения эффективности орбитальной внекорабельной деятельности космонавтов.

§ 1.4. Целевой подход к постановке задач исследования.

Выводы.

Глава 2. Математическое моделирование деятельности марсонавтов на различном удалении от взлетно-посадочного комплекса.

§2.1. Структура системы планетной внекорабельной деятельности и комплекса математических моделей деятельности экипажа на поверхности Марса.

§ 2.2. Математическая модель готовности и оценки эффективности исследовательской работы марсонавтов.

§ 2.3. Математическая модель перемещений и разгрузки марсонавтов с использованием мобильного модуля поддержки.

§ 2.4. Математическая модель перемещений пилотируемого марсохода.

§ 2.5. Метод анализа иерархий в оценке средств деятельности марсонавтов.

Выводы.

Глава 3. Исследование и отработка компонентов системы планетной внекорабельной деятельности экипажа на поверхности

Марса.

§3.1. Экспериментальный анализ фактора рабочею позиционирования марсонавта.

§ 3.2. Экспертиза современных приспособлений, адаптированных к скафандру, на пригодность к деятельности марсонавтов.

§ 3.3. Экспериментальная оценка номенклатуры целевых задач и операций с оптимизацией маршрутов перемещений марсонавта.

§ 3.4. Адаптация математической модели орбитальной внекорабельной деятельности к условиям гравитации.

Выводы.

Глава 4. Направления по использованию результатов работы для принятия инженерных решений и формирования элементов концепций.

§4.1. Разработка технико-эргономических требований к научной аппаратуре и приспособлениям для ареологических исследований на поверхности Марса.

§ 4.2. Разработка мероприятий по управлению внекорабельной деятельностью марсонавтов.

§ 4.3. Положения концепции группировки средств инструментальной поддержки экипажа в составе экспедиционного комплекса.

§ 4.4. Положения антропоцентрической концепции взлетнопосадочного комплекса

§ 4.5. Положения концепции целевого опережения для фактора квалификация марсонавта»

Выводы.

На сегодняшний день, уже обозрима проектная граница полета первой десантной (с высадкой на поверхность) экспедиции на Марс (не позднее 2030г). Космонавтам предстоит работать в новых условиях. Дело в том, что, в отличие от долговременных орбитальных станций, успех практически каждой операции марсианской экспедиции напрямую влияет на безопасность экипажа. Сит>ация более сложная чем при полете на Луну. Количество операций и их масштаб, по сравнению с лунной программой, делают экспедицию на Марс качественно иной [64].

Выполнение научной программы зависит от полноты реализации деятельностных задач экипажа при взаимодействии с научной аппаратурой и другим оборудованием на поверхности планеты и, в целях исключения принятия неэффективных решений, требуется аванпроектная проработка средств обеспечения внекорабельной деятельности (ВКД) на Марсе с учетом большого положительного орбитального опыта ВКД.

В процессе многолетней эксплуатации долговременных орбитальных станций «Салют», «Мир», международной космической станции (МКС) решение ряда задач требовало выхода космонавтов в открытый космос (см. приложение 1). Непрерывно изучались проблемы ремонта, размещения и использования научной аппаратуры на внешней поверхности станций, и сопрягаемых с ней инструментов, контейнеров, приспособлений пригодных для взаимодействия с оператором в скафандре (СК), разрабатывалось экспериментальное оборудование для проведения тренировок экипажа[83]. Тем самым была обеспечена эффективность и безопасность исследовательской деятельности в открытом космосе в процессе полета, при успешном выполнении всех поставленных в проектах и программах задач.

Проведенные в данной работе исследования ставят своей целыо дополнение научно-технической базы деятельности человека в открытом космосе, с учетом специфики условий десантной марсианской экспедиции.

Первым шагом в этом направлении является анализ отличительных планетных условий, разрабатываемых проектов и преемственности существующей математической модели внекорабельной деятельности, разработанной для космонавта в СК под избыточным давлением в состоянии невесомости [5], что позволит осуществить заданный в практике орбитальной ВКД высокий уровень безопасности и эффективности при работе экипажа на поверхности Марса.

Актуальность темы проводимых исследований состоит в обеспечении положений Федеральной космической программы на 2006 - 2015 г. В рамках подраздела "Пилотируемые полеты" предусмотрено проведение мероприятий по «. разработке научно-технического и технологического заделов и отработке ключевых элементов перспективных средств реализации пилотируемых программ, а также разработке базовых средств для реализации пилотируемой экспедиции на Марс» [84].

В сферу обеспечения планетных программ, окажется вовлеченным большое число организаций, предприятий и специалистов, что актуализирует задачу упорядочения знаний и опыта, полученного и сконцентрированною в данной области космической техники.

Моделирование и исследование деятельности десантной группы экипажа на поверхности Марса, как тематическое направление, поддержано положительными заключениями ФГУП ЦНИИМаш, ФГУП «АГАТ», решением проблемного совета №10 РК НТС ФКА от 07.07.04, секции №3 IIГС РОСКОСМОСа от 06.07.05, обсуждалось в рабочем порядке со специалистами Г1Щ ИМБП РАН в плане совместного продолжения работ по этой теме.

Проблемой данного исследования является отсутствие системы для обеспечения процесса исследований на поверхности Марса, которая позволит реализовать функциональные возможности космонавта в СК иод избыточным давлением на поверхности Марса {далее марсоиавта) вне базового гермообъема. С учетом того факта что, стоимость доставки каждого килограмма полезного груза на поверхность Марса будет в 50-100 раз больше стоимости доставки той же массы на околоземную орбиту [77], к средствам системы средств ВКД экипажа на поверхности Марса и методам обеспечения процесса исследований марсонавтами уделяется особенное внимание.

Таким образом, возникает необходимость в разработке единого комплекса требований к проектируемым элементам экспедиции: научной аппаратуре, оборудованию поддержки высадки, и специальным приспособлениям.

Объект диссертационного исследования - система планетной внекорабельной деятельности, которая предназначена для решения исследовательских и вспомогательных задач. В систему включены: марсонавт, взлетно-посадочный комплекс (ВПК), оборудование поддержки ВКД, научная аппаратура (НА), специальные приспособления (инструментарий), физическая среда и объекты исследования на поверхности Марса.

Предмет исследования - технико-эргономические требования к средствам обеспечения ВКД на поверхности Марса и элементы концепции обеспечения продуктивной работы экипажа.

Цель работы - обоснование и формулирование технико-эргономических требований и предложений для реализации инженерных решений но обеспечению ВКД на поверхности Марса с помощью математических моделей деятельности и перемещений на различном удалении от базы, с учетом эрготехнических особенностей взаимодействия марсонавта с НА и другим вспомогательным оборудованием вне базового гермообъема.

Метды диссертационного исследования. Постановка и решение задачи осуществляется на основе методов системного анализа. При разработке комплекса математических моделей использованы элементы теории управления запасами, целочисленные методы оптимизации, различные методы одномерного поиска, метод ветвей и границ, метод анализа иерархий. Методы математической статистики применялись при обработке экспериментальных данных.

Научная новизна результатов работы состоит в следующем:

1) разработана модель структуры системы планетной внекорабельной деятельности;

2) разработан комплекс математических моделей деятельности и перемещений марсонавтов на различном удалении от места посадки (впервые учитывалась конфигурация доминирующих структур рельефа на поверхности Марса);

3) разработана модель готовности системы планетной ВКД и введен показатель оценки качества деятельности тандема марсонавтов;

4) сформированы положения концепции применения инверсных элементов в построении взлетно-посадочного комплекса для увеличения расстояния между точками посадки отдельных модулей, обеспечивающих высадку экипажа и возвращение с поверхности планеты (что расширяет границы исследуемою пространства).

Практическая ценность состоит в использовании:

1) технико-эргономических требований к ВПК, НА, приспособлениям и оборудованию поддержки ВКД для принятия проектно-конструкторских решений;

2) разработанных методов и предложений по реконструкции и зафузке экспериментальной стендовой базы РКК «Энергия» (стенд «Селен») для обеспечения аванпроектной отработки ВКД;

3) разработанного профаммного продукта информационной поддержки для экспериментальною моделирования решения исследовательских задач;

4) проекта технического задания на разработку мобильного модуля поддержки, полученного по результатам математического моделирования перемещений и элементов концепции фуппировки средств инструментальной поддержки экипажа в составе экспедиционного комплекса;

5) положений концепции целевого опережения при обучении школьников и студентов как будущих марсонавтов, а именно, в рамках образовательной программы «АСКЕТ» на базе студенческой летающей лаборатории (с учетом фактора «квалификация марсонавта») и как экспериментального полигона для оценки предложений по марсианскому CK, которые изложены в приложении к техническому заданию на космический эксперимент «РадиоСкаф».

Достоверность результатов, полученных в работе, подтверждается при сопоставлении результатов проведенных экспериментов с результатами математического моделирования. А также использованным в диссертации практическим опытом обеспечения ВКД на орбитальных станциях «Мир» и МКС, приобретенным в процессе: экспериментальной испытательной деятельности в скафандре, создания и применения специализированных инструментов для ВКД, разработки бортовой документации для работ в открытом космическом пространстве. Апробация работы и публикации. Основные результаты диссертационной работы доложены автором и обсуждены:

- на научных чтениях, посвященных разработке творческого наследия К.Э. Циолковского в Калуге [10, 13, 14, 15, 19, 21, 22, 24, 26, 27,30,31,83,86];

- на международной научно-практической конференции в Алма-Ате [66];

- на международных конференциях в Евпатории [23, 25, 67];

- в ходе конкурса на соискание премии им академика С.П. Королева и на XVI научно-технической конференции молодых ученых специалистов [18] в Королеве;

- на международных конференциях в Москве [9,20].

Кроме тезисов и материалов перечисленных конференций, результаты опубликованы в работах [И, 12, 33, 16, 17, 28, 29]. Имеются акты о внедрении результатов работ автора в тематику РКК «Энергия».

На защиту выносятся следующие основные положения работы:

1) модель структуры системы планетной внекорабельной деятельности, сформированная на основе системного анализа орбитальной ВКД;

2) комплекс математических моделей деятельности и перемещений марсонавтов;

3) технико-эргономические требования к системе средств внекорабельной деятельности экипажа на поверхности Марса;

4) элементы концепции:

- группировки средств инструментальной поддержки экипажа в составе экспедиционного комплекса;

- применения инверсных элементов в построении взлетно-посадочного комплекса;

- применения целевого опережения для фактора «квалификация марсонавта».

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и шести приложений. Работа изложена на 216-ти страницах машинописного текста, содержит 75 рисунков, 34 таблицы, и 95 наименований литературных источников.

Выводы

Разработанные в данной главе предложения обеспечивают перспективы для будущих инженерных и организационных решений следующих вопросов:

1) унификации на основе разработанных технико-эргономических требований к широкому диапазону конструкций для их сборки, монтажа, обслуживания и функционирования в процессе исследований на поверхности Марса;

2) автономизации подготовки ВКД на поверхности планеты, на основе разработанных принципов эффективности управления ВКД (по причине избыточности присутствия наземного сегмента в современной структуре управления орбитальной ВКД нет необходимости в самостоятельной подготовке и проведении работы экипажем в открытом космосе без помощи специалистов наземного центра управления полетом);

3) реализации комплексного подхода для функциональной диффузии исследовательских приспособлений с инструментальным обеспечением оборудования, с которым взаимодействует марсонавт вне гермообъема, что расширяет диапазон применения инструментария со снижением массы ПН;

4) дальнейшей проработки гибкого подхода в использовании модулей взлетно-посадочного комплекса с расширением границ исследуемого пространства (за счет увеличения расстояния между точками их посадки);

5) разработки новой стороны проекции решения деятельностных задач марсонавтов, - как связующего звена в предлагаемом подходе разделения аппаратов, обеспечивающих посадку и возвращение с поверхности планеты, что позволяет допустимое снижение требований к надежности техники за счет подтвержденной надежности деятельности марсонавтов;

6) расширения проектной критериальной базы по направлениям биологической и токсикологической безопасности;

7) реализации целевого опережения для фактора «квалификация марсонавта», в виде обозначенных направлений, которые рассматриваются как новая сфера задач в системе непрерывного образования (для школьников и студентов).

166

Заключение

В представленной работе проведена опережающая по времени постановка и отработка задач планетной ВКД, на фоне предварительных сценариев и проектов межпланетной экспедиции, что позволяет определить, какими предпочтительными характеристиками должны обладать компоненты системы средств ВКД, чтобы обеспечить достижение поставленной перед ней цели.

1. Определенны фундаментальные факторы и отличительные условия орбитальной ВКД, которые вместе с проектируемыми элемешами межпланетной экспедиции использованы для построения новой системы планетной ВКД марсонавтов, обеспечивающей техническую эффективность и безопасность операций.

2. Представленный комплекс математических моделей позволил провести анализ системы с учетом доминирующих структур рельефа планеты при помощи различных методов исследования операций в зонах деятельности 100 м, 3500 м и до 1000 км от места посадки. Моделируемые оценки при 100% затратах времени на пешее перемещение дают 60% на совместную работу в цикле, что является достаточным минимумом для выполнения совместных операций с ММП. Определен оптимальный диапазон затрат 6423-7088 единиц топлива для марсохода.

3. При выбранной циклической схеме управления запасами показано наличие резервного ресурса кислорода (один литр под давлением 420 атм), что позволяет иметь аварийный запас в скафандре на 15 минут с расходом 29 л/мин. Уровень основного ресурса определен в объеме 360 л кислорода^с учетом времени для стыковки объединенного разъема коммуникаций скафандра, которое принято как показатель оценки качества деятельности марсонавтов, связанный с безопасностью. Это в наглядной количественной форме отражает состояние всей системы, влияющее на решение по досрочному прекращению ВКД.

4. На основе сформированных в работе технико-эргономических требований разработаны предложения но группировке средств инструментальной поддержки экипажа, которые направлены на экономию массы грузов, доставляемых на поверхность Марса, что может быть достигнуто за счет:

- исключения функционального дублирования инструментов между группами ремонтных и исследовательских приспособлений;

- 90% плотности упаковки цилиндрических контейнеров ВКД унифицированных для возврата образцов;

- максимально возможного объема контейнера, который можно изготовить из плоской листовой заготовки (10 х 400 х 400 мм для элементов лабораторного оборудования ВКД).

5. На базе утилизируемых скафандров создан полигон для оценки технических предложений по марсианскому скафандру, в том числе и реализации образовательной программы «АСКЕТ» для целевой опережающей подготовки марсонавтов. Экспериментально подтверждена возможность создания молодежных научно-исследовательских аппаратов, не требующих больших материальных затрат (общее время работы передатчика «РадиоСкаф1» на орбите составило 14 суток 7 часов 34 минуты).

Результаты диссертационного исследования являются основой технических предложений для принятия решений по концептуальному облику ключевых элементов десантной экспедиции на Марс.

1. Абрамов И.П., Северин Г.И. и др. Скафандры и системы для работы в открытом космосе. М.: Машиностроение, 1984г., 256с.

2. Абрамов И.П., Северин Г.И. и др. Космические скафандры России.- М., 2005. 360с.

3. Аков Р., Сасиени М. Основы исследования операций. Мир, М. 1971. 536с.

4. Александров А.П., Гречка В.Д., Кобрин В.Н., Цыганков О.С. Сборочно монтажные и РВР в космическом пространстве: Учеб. пособие для вузов. - Харьков: ХАИ, 1990. - 248с.

5. Александров А.П., Цыганков О.С. Тенденции и перспективы оптимизации деятельности в открытом космическом пространстве.// Полет, 2000, №11, стр.22-25.

6. Александровская J1.H., Афанасьев А.П., Лисов A.A. Современные методы обеспечения безотказности сложных технических систем: Учебник,- М.: Логос, 2003.-208с.: ил.

7. Альтшуллер Г.С. Найти идею. Введение в теорию решения изобретательских задач. Новосибирск: Наука, 1991. 225с.

8. Арден М. Эргономическая биомеханика. М., Мир. 1988.- 156с.

9. Бабкин А. Н. Анализ и перспективы развития комплекса средств обеспечения ВКД. // Труды молодежной конференции «Всемирная космическая неделя ООН».- М.: МАИ, 2003.

10. Бабкин А.Н. Игровые элементы методики начального аэрокосмического образования // Тезисы докладов XXXII научных чтений, посвященных разработке творческого наследия К.Э. Циолковского. М.: ИИЕТ РАН, 1997. с.216-217.

11. Бабкин A.II. Как прийти в космонавтику через детские игры? Образовательный научно-популярный журнал //Дети, Техника, Творчество, 2001, №5.-с.12-14.

12. Бабкин А.Н. Лунный стенд для марсиан // Новости космонавтики.- 2003 , № 10.- с. 20.

13. Бабкин А.Н. Подготовка космонавта в аэрокосмическом образовании // Тезисы докладов XXXV научных чтений, посвященных разработке творческого наследия К.Э. Циолковского. М.: ИИЕТ РАН, 2000.

14. Бабкин А.Н. Школьные уроки по теме космические скафандры // Тезисы докладов XXXIII научных чтений, посвященных разработке творческого наследия К.Э. Циолковского. М.: ИИЕТ РАН, 1998. с.207.

15. Бабкин А. Н. Анализ и экспериментальная отработка рабочего позиционирования космонавта на поверхности Марса / Труды МАИ, 2006, №24.

16. Бабкин А. II. Антропоцентрическая концепция взлетно-посадочного комплекса для экспедиции на Марс / Вестник МАИ, (в печати).

17. Бабкин А.Н., Артемьев О.Г. Отработка мультисегментных операций ВнеКД на МКС // Тезисы докладов XVI Научно-технической конференции молодых ученых и специалистов. Королев, 2002,25-29 ноября.

18. Бабкин А.Н., Дороничев А.Ю., Ульянов В.С., Цыганков О.С. Бортовая мастерская орбитальной станции // Тезисы докладов XXXVI научных чтений посвященных разработке научного наследия и развитию идей К.Э. Циолковского. Калуга: ИД Эйдос, 2001. с.162-163

19. Бабкин А.Н., Полещук А.Ф. Проект «РадиоСкаф» -1 этап студенческой летающей лаборатории // 4-я международная конференция «Авиация и космонавтика 2005». Тезисы докладов.- М.:Изд-во МАИ, 2005. с.75.

20. Бабкин А.Н., Полтавец Г.А. Анализ и синтез системы обеспечения процесса исследований на поверхности Марса//Тезисы докладов 10-ой международной конференции «Системный анализ, управление и навигация» М: изд-во МАИ, 2005. с.40-41.

21. Бабкин А.Н., Полтавец Г.А. Базовая платформа образовательной программы «АСКЕТ» // Научное творчество К.Э. Циолковского и современное развитие его идей: материалы ХЬ научных чтений памяти. К.Э. Циолковского Калуга: ИП Кошелев А.Б.,2005. с.253-254.

22. Бабкин А.И., Полтавец Г.А. Системный подход к организации внекорабельной деятельности космонавтов. //Тезисы докладов XXXVI научных чтений посвященных разработке научного наследия и развитию идей К.Э. Циолковского. Калуга: ИД Эйдос, 2001. с.192-193.

23. Бабкин А.Н., Полтавец Г.А. Аэрокосмическое образование на этапе подготовки пилотируемых полетов на Марс. // Тезисы докладов XXXVIII научных чтений памяти К.Э. Циолковского. Калуга: ИД Эйдос, 2003. с.214.

24. Бабкин А.Н., Полтавец Г.А. Условия для внекорабельной деятельности на поверхности Марса и требуемое вспомогательное оборудование / Труды МАИ, 2006, №24.

25. Бабкин А.Н., Полтавец Г.А. Формирование структуры системы плапетной внекорабельной деятельности экипажа на поверхности Марса / Вестник МАИ (в печати).

26. Бабкин А.Н., Полтавец Г.А., Цыганков О.С. Специальное обучение контингента для экспедиций на Марс // К.Э. Циолковский и проблемы развития науки и техники // Материалы XXXIX научных чтений памяти. К.Э. Циолковского. Калуга, 2004 с.263-264.

27. Бабкин А.Н. Цыганков О.С. Внекорабельное бурение в процессе палеобиологической разведки Марса. // Материалы XLI научных чтений памяти К.Э. Циолковского. Калуга: ИД Эйдос, 2006.- с. 199-200.

28. Бабкин А.Н., Цыганков О.С., Полтавец Г.А., Полещук А.Ф., Александров А.П. Исследование ближнесрочной перспективы и планирование использования экспериментальной стендовой базы ВКД // Отчет о научно исследовательской работе. РКК «Энергия», 2005. 115 с.

29. Белобережский JI.A. Инженерная психология в информационных системах, М.МАИ,1988. с. 39.

30. Богачев И.И., Правецкий B.II. Методические указания к лабораторным работам по курсу «Эргономика», М.МАИ,1982. 49с.

31. Бронштейн И. Н. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. М.: Наука. 1980.-976с.

32. Бронштэп В. А. Планета Марс. М.: Наука. 1977. - 96с.

33. Буш Г. Рождение изобретательских идей. Рига, Лиесма, 1976.128 с.

34. Виноградов М.И. Руководство по физиологии труда. М., Медицина, 1969.

35. Волков П.Н. Ремонтопригодность машин. М.: Машиностроение, 1975. 368с.

36. Гмурман В.Е. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистика. 3-е изд., М.: Высшая школа, 1979. 400с.

37. Горбатенко С.А., Полтавец Г.А., Шальнов С.А. Методологические основы исследования человеко-машинных систем: Тексты лекций. М.: МАИ, 1998. - 84с.

38. Гэтланд К. Космическая техника. М., Мир. 1986.- 296с.

39. Денисенко Г.Ф. Охрана труда: Учебное пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1985. 319с.

40. Донской Д.Д., Зациорский В.М. Биомеханика: Учебник для ин-тов ф.к. М.: Физкультура и спорт, 1979. 264с.

41. Инженерный справочник по космической технике. Воениздат, 1969. 696с.

42. Карпман B.JI. Спортивная медицина. М.: Физкультура и спорт, 1980.- 349с.

43. Ковалев Е.Е. Радиационный риск на Земле и и космосе. Атомиздат,1976

44. Комплект скафандра "Орлап-М". Инструкция по эксплуатации. 1996г., 196с.

45. Кондратьев К. Я, Бунакова A.M. Метеорология Марса. -JI., Гидрометеоиздат,1973.- 62с.

46. Кондратьев К. Я. «Викинги на Марсе». -JI., Гидрометеоиздат,1977.- 68с.

47. Косилов С.А. Физиологические основы НОТ. М., Экономика, 1969. с. 80

48. Крутов В.И. и др. Основы научных исследований: Учебник для техн. вузов. М.: Высш. Шк., 1989.-400с.

49. Кузьмин P.O. Возможные признаки проявления мерзлоты в рельефе Марса. в кн. Современные проблемы и методы геофизических исследований, М., 1977. с. 37-46.

50. Лебедев A.A. Введение п анализ и синтез систем: Учебное пособие. М.: 2001. - 352с.: ил.

51. Лебедев A.A., и др. Основы синтеза систем летательных аппаратов: Учебник. М.: Изд-воМАИ, 1996.-444с.: ил.

52. Малоземов В.В. Тепловой режим космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1980. -232с.: ил.

53. Малоземов В.В., Кудрявцева Н.С. Оптимизация систем терморегулирования космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1988. - 134с.: ил.

54. Малоземов В.В., Рожнов В.Ф., Правецкий В.Н. Системы жизнеобеспечения экипажей летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1986. - 584с.: ил.

55. Моисеев H.A., Филипенков С.Н. Скафандры межпланетной экспедиции на Марс //Труды XXVIII Циолковских чтений. Современные проблемы профессиональной деятельности космонавтов. М., ИИЕТ РАН, 1994. с.110-113.

56. Мороз В.И. Физика планеты Марс. М., Наука, 1978. 352с.

57. OK «Мир», т. 1. // Медицинское обеспечение космических полетов, ГНЦ РФ ИМБП РАН, М., 2001.

58. Пилотируемая экспедиция на Марс // Отчет РКК «Энергия», 2001.

59. Пилотируемая экспедиция па Марс // Отчет РКК «Энергия», 2004.

60. Поверхность Марса. М., Наука. 1980. - 240с.

61. Полтавец Г.А., Бабкин А.Н. Проблемы управления комплексом средств, обеспечивающих внекорабельную деятельность космонавтов // Сборник трудов 6-ой международной конференции «Системный аиализ и управление космическими комплексами». М.: 2001. с.44-45.

62. Полтавец Г.А., Никулин С.К., Ловецкий Г. И., Полтавец Т.Г. Системный подход к научно техническому творчеству учащихся (проблемы организации и управления).- М. МАИ.2003. 720с.

63. Попович П.Р., Губинский А.И., Колесников Г.М., Савиных В.П. Системный аиализ комплексов «Космонавт-техника». М.: Машиностроение, 1994.- 192с.

64. Последняя миссия «Апполон-17». // Новости космонавтики, 2003, №2,3 с.69-71,60-63.

65. Программа «Апполон» 4.2. // Обзор по материалам открытой иностранной печати. ГОНТИ-1,1971.-522с.

66. Российские планы марсианской экспедиции. // Новости космонавтики, 2002, №10.с. 2831.

67. Саати Т. Математические методы исследования операций. М.: Воениздат, 1963. - 420с.

68. Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1993.-320с.

69. Саати Т., Керне К. Аналитическое планирование. Организация систем: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1991. - 224с.

70. Сандлер Дж. Техника надежности систем. Наука, Москва, 1966. 300с.

71. Семенов В.Ф. Стимул развития: Пилотируемая экспедиция на Марс, // Полет, 2003, № 7 стр.7.

72. Семенов Ю.П., и др. Многоразовый орбитальный корабль "Буран".- М.: Машиностроение, 1995. -448с.

73. Семенов Ю.П., Горшков Ю.А. Концепция марсианской экспедиции. // Полет, 2001, №11.

74. Сурдин В.Г. Марс: великое противостояние. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. 224с.

75. Так есть ли жизнь на Марсе? // Новости космонавтики, 2005,№4 стр.39

76. Таха X. Введение в исследование операций. Кп.2., М.: Мир, 1985. 496с.

77. Ульянов B.C., Бабкин А.Н. Разработка стенда «Бегущий поручень» для тренировок типовых операций ВКД//Тезисы докладов XXXVII научных чтений посвященных разработке научного наследия и развитию идей К.Э. Циолковского. Калуга: ИД Эйдос, 2002. с. 180-181.

78. Федеральная космическая программа России на 2006-2015 годы // Российский космос, 2006, №1 стр. 10-42.

79. Цыганков О.С. Десант на Марс // Полет, 2004, №4 стр.7-16.

80. Цыганков О.С., Тихонов II.В., Бабкин А.Н., Артемьев О.А. Квазиппевматический колесный движитель для лунного и марсианского транспорта. // Материалы XLI научных чтений памяти К.Э. Циолковского. Калуга: ИД Эйдос, 2006.-С.202-203.

81. Юзов Н.И., Крючков Б.И. В некорабельная деятельность экипажей пилотируемых космических аппаратов/ Учебное пособие/ Звездный городок, ЦПК им. Ю.А. Гагарина, 1993.

82. Юзов Н.И., Патрушев В.И. и др. Большие космические объекты и их сооружение в моделируемых условиях невесомости в гидросреде/ М.,изд-во АН СССР, 1982.

83. Яковлев А.А. Минералогия для всех. Академия наук СССР. Науч.-попул. серия. 1947.

84. Horton R. D., "Thermal environment evaluation for EVA on the Moon and Mars", Technical Memorandum LMSMSS 32509, June 1997.

85. Jones, Eric M., "Apollo 14 lunar surface journal", 13 March 1998, http: //www.hq.nasa.gov/alsj/al4/al4j.html.

86. Jones, Eric M., "Lunar surface journal", http: //www.hq.nasa.gov/alsj/

87. NASA, crew and thermal systems division, "Lunar/Mars spacesuit technical requirements document", CTSD-ADV-290, April, 1998.

88. Vernher von Braun «Manned Flight to Mars» // «Flight»,v.97, №3182,1970, p. 361-364.

89. Walking to Olimpus: An EVA Chronology. NASA, David S. F. Portree and Robert C. Trevino /Washinton DC 20546. 132p.