Инструменты Globus IMP были навигационными приборами для космических кораблей, которые использовались в советских и российских пилотируемых космических кораблях. Аббревиатура IMP происходит от русского выражения «Индикатор положения в полете» , но инструмент неофициально называют « Глобус» . Он отображает надир космического корабля на вращающемся земном шаре . Он функционирует как бортовой автономный индикатор местоположения космического корабля относительно земных координат. [1] Электромеханическое устройство в традициях сложных часов после Второй мировой войны , таких как главные часы , прибор Globus IMP включает в себя сотни механических компонентов, общих для часового дела . Этот прибор представляет собой механический компьютер для навигации, родственный бомбовому прицелу Norden . Он механически вычисляет сложные функции и отображает свои выходные данные посредством механических перемещений шара и других компонентов индикатора. Он также модулирует электрические сигналы от других приборов.
ММП в последовательно развивающихся версиях использовался в советских и российских пилотируемых космических полетах с момента первого в мире пилотируемого полета в космос ( Юрий Гагарин , 12 апреля 1961 года) и во всех пилотируемых миссиях кораблей «Восток» , «Восход» и «Союз» до 2002 года.
Космический корабль «Восход» был вторым поколением космических кораблей, разработанных в пилотируемой советской космической программе , по сути, адаптацией более раннего космического корабля «Восток». Он совершил две пилотируемые миссии, «Восход-1» (первая в мире многопилотная миссия, запущенная 12 октября 1964 года) и «Восход-2» (с первым в мире выходом в открытый космос , или EVA, обычно называемым выходом в открытый космос , запущенным 18 марта 1965 года). Космический корабль «Восход» и его приборы Globus IMP являются близкими производными от «Востока» , который доставил шесть советских людей на низкую околоземную орбиту , включая первого в мире человека в космосе Юрия Гагарина и первую в мире женщину в космосе Валентину Терешкову . Основное различие между версиями IMP 1 и 2 (космические корабли «Восток») и более поздними версиями (Восход и Союз) заключается в добавлении дискообразных указателей долготы и широты. [2] [3]
Цели проектирования IMP состояли в том, чтобы вычислять и отображать географические координаты в надире космического корабля , т.е. в точке на поверхности Земли, над которой он пролетал. Globus отображал эти данные экипажу, а также передавал электрические данные в другие системы через переменное сопротивление и кулачковое переключение. [4] [5] [ необходима цитата ]
Производные от IMP Востока и Восхода запускались на каждом космическом корабле Союз вплоть до последней миссии Союз ТМ в апреле 2002 года. Главным функциональным дополнением к версиям IMP, разработанным для Союза, была возможность вручную изменять наклон орбиты. На Востоке и Восходе наклонение к экватору было постоянным и составляло 65 градусов в силу ограничений конструкции ускорителя и географического положения космодрома Байконур, с которого до настоящего времени запускались все советские и российские пилотируемые миссии, поэтому не было необходимости внедрять модуляцию наклона в версии IMP с 1 по 4. [ необходима цитата ]
Космический корабль «Союз ТМА» и его преемники теперь выполняют функции, аналогичные функциям «Глобуса», используя компьютерную карту мира на дисплее компьютера. [6]
Российские ранние миссии были в основном автоматизированы и контролировались из центра управления полетами ( ЦУП ). Космический корабль по сути управлял собой, и космонавты должны были инициировать маневры или корректировки только после одобрения ЦУП и в соответствии с его данными и параметрами. Поэтому приборы, доступные пилоту, были минимальными, а их эксплуатационная значимость ограничивалась сценариями непредвиденных обстоятельств, насколько это возможно. Показания IMP в первую очередь предназначались для того, чтобы помочь пилотам-космонавтам подтвердить, что автоматизированный контроллер последовательности полета работает нормально. Эти данные также информировали бы экипаж о своем местоположении, когда они находились на орбите над ночной частью Земли или когда иллюминаторы космического корабля и перископ Vzor не могли быть направлены на землю. [ необходима цитата ]
Однако IMP станет критически важным, если ручная активация тормозного двигателя будет нарушена из-за отказа контроллера последовательности полета или связи с центром управления полетом, как это произошло на «Восходе-2» . Кроме того, учитывая нехватку советских станций связи на Земле, космонавты проводили большую часть времени вне зоны действия наземного управления и нуждались в приборах для оценки своего положения относительно земли. [1] [7] [8]
Напротив, американские пилотируемые космические программы использовали похожий механический позиционный индикатор только во время двух своих ранних миссий Mercury, прежде чем отказаться от него. К 1961 году в рамках проекта Project Gemini американская пилотируемая космическая программа перешла на полностью автономные цифровые компьютеризированные системы. Эти системы состояли из гироплатформы, цифрового компьютера и систем управления по проводам. [9] Первой из них была Gemini Guidance Computer . Компьютер был архитектурно похож на Saturn Launch Vehicle Digital Computer , в частности, по набору команд; однако его интеграция схем была менее продвинутой. [9] [10] Позже, для программы Apollo , NASA под руководством Лаборатории инструментов Массачусетского технологического института будет использовать первый цифровой компьютер с использованием интегральных схем, Apollo Guidance Computer . [11] [12]
Для кораблей «Восток» и «Восход» использовались две основные панели приборов: панель управления с переключателями и поворотными регуляторами и панель индикации приборов (ИСП, от Instrument Display System). [2] На космических кораблях «Восток» и «Союз» панель ИСП находится перед космонавтами, над экраном перископа «Взор» . Однако, что касается «Восхода-1» и «Восхода-2», компромиссы в проектировании миссии, навязанные конструкторам из пропагандистских соображений [1], привели к тому, что сиденья космонавтов были повернуты на 90 градусов по часовой стрелке, что сделало чтение и настройку панели ИСП менее удобными. [ необходима цитата ]
Прибор IMP был разработан для встраивания в нишу на панели приборов и имел объем, сопоставимый с объемом большого тостера [Ширина: 24,8 см ( 9+3 ⁄ 4 дюйма), высота: 22,2 см ( 8+3 ⁄ 4 дюйма), Д: 14,6 см ( 5+3 ⁄ 4 дюйма )]. Это была выдающаяся особенность панели IDS. Передняя панель прибора IMP служила структурной опорой для всех остальных компонентов; она была сделана из толстого, обработанного алюминиевого сплава со структурными выступами. [ требуется цитата ] Механические компоненты были сделаны из латуни, стали и алюминия; сам шар был сделан из алюминия, покрытого печатной бумагой, типичная технология для изготовления земных шаров . Закрывающая крышка была сделана из листа алюминиевого сплава, вырезанного и спаянного по форме. [ требуется цитата ]
Как и большинство приборов кабины ранних космических аппаратов, IMP Globus был спроектирован и испытан с расчетом на сохранение работоспособности в условиях полного вакуума, в случае случайной разгерметизации кабины.
Движущийся земной шар был защищен полусферическим прозрачным пластиковым куполом, на котором был выгравирован и напечатан крестообразный прицел. При нормальной работе точка, видимая под крестом, была точкой на Земле, которая находилась прямо под космическим кораблем в любой момент времени. Второй режим работы, активируемый космонавтами, продвигал земной шар в положение, в котором космический корабль должен был приземлиться, если бы в этот момент были запущены тормозные двигатели для осуществления последовательности входа в атмосферу, что также зажигало индикатор места посадки . Индикаторы широты и долготы также следовали этим двум режимам работы. [2]
По крайней мере, один глобус Voskhod IMP был персонализирован с белыми бумажными маркерами, пронумерованными от 1 до 8, а также ненумерованными маркерами. [13] Они относятся к центрам радиосвязи, связанным с Управлением полетами в Москве. Ненумерованные маркеры относятся к кораблям космического контроля и мониторинга . [13] [14]
Перед запуском широта и долгота были скорректированы в соответствии с предварительно рассчитанными координатами выхода на орбиту. Сразу после фазы запуска , как только орбита была установлена, ее параметры были точно измерены радаром и радиотелеметрией с Земли. Затем на Земле были рассчитаны измененные настройки для IMP, которые были переданы экипажу, который с помощью двух ручек КОРРЕКЦИЯ , ручки Э и ручки О переустановил три параметра коррекции орбиты прибора, экваториальную долготу и текущую точку на орбите . После этого космонавты переключили переключатель активации на левой панели управления. Это последнее действие подключило импульсы системы последовательности полета к соленоидному приводу прибора. Затем эти импульсы были преобразованы в медленное, регулярное механическое движение, которое каскадно проходило через механические компоненты, выполняя вычисления, необходимые для перемещения земного шара и других индикаторов. [ необходима цитата ]
Между тем, переменный резистор прибора и активируемые кулачком электрические контакты лезвия модулировали электрические сигналы от других электрических приборов через космический корабль и его системы управления, подавая им аналоговое представление смещения космического корабля относительно земных координат. С точки зрения проектирования систем, примечательно, что даже в начале 1960-х годов механическая система генерировала критически важные, первичные данные для электрических и электронных систем управления и телеметрии через космический корабль. [13]
Во время орбитальных операций экипаж периодически ресинхронизировал показания прибора с данными, полученными с Земли, во время сеансов связи. В миссии «Союз» космический корабль имеет дополнительную возможность совершать орбитальные маневры , и орбитальные параметры на приборе IMP должны были изменяться соответствующим образом для каждого маневра. [ необходима цитата ]
Когда приближалась критическая операция запуска тормозных двигателей схода с орбиты в рамках подготовки к входу в атмосферу , экипаж следил за автоматической ориентацией космического корабля (функция системы управления ориентацией ), затем переключал соответствующий переключатель на панели управления, чтобы «перемотать вперед» прибор IMP, чтобы отобразить предполагаемую точку посадки. Затем экипаж был готов выполнить ручной запуск схода с орбиты, если автоматические системы не сработают. [ необходима цитата ]
IMP был настоящим механическим компьютером . Из инкрементного движения единственного соленоидного привода часовой механизм получал нерегулярные колебательные функции, которые, в свою очередь, вращали земной шар и изменяли его ось, а также перемещали его два цилиндрических индикатора долготы и широты. Некоторые необычные, сложные часовые устройства, обнаруженные в IMP, включают в себя кулачковые диски кардиоидной формы, конический кулачковый цилиндр с кардиоидным поперечным сечением и «механические выпрямители», которые преобразовывали переменное движение в аналогичное, но однонаправленное движение (см. иллюстрации).
Единственным другим электрическим приводом, использовавшимся в приборе IMP, был двигатель, используемый для быстрой перемотки механизма из фактической точки надира в ожидаемую точку приземления, примерно на 120 градусов восточнее. [3]
Было построено несколько десятков экземпляров большинства приборов Voskhod Globus версий 3 и 4, включая два, которые летали во время миссий Voskhod 1 и Voskhod 2 , испытательные образцы и блоки, летавшие в беспилотных миссиях. Многие из них экспонируются в различных российских аэрокосмических музеях (иногда ошибочно маркируются как приборы Vostok IMP), в то время как несколько, как известно, находятся в коллекциях артефактов, связанных с космосом, у отдельных лиц. Кроме того, неизвестное количество блоков может все еще принадлежать бывшим советским космическим работникам и чиновникам. Национальный музей авиации и космонавтики Смитсоновского института в Вашингтоне (округ Колумбия, США) демонстрирует несколько космических кораблей «Союз», на которых «Глобус» все еще находится, но их приборные панели не видны посетителям. В музее также представлен космический корабль TKS с версией прибора IMP для «Союза», панели и « Глобус» которого можно увидеть через иллюминатор.
Артефакты, связанные с космосом, можно приобрести на интернет-аукционах , на специализированных аукционах и у специализированных дилеров. Однако такие предметы, как инструменты Globus, редко появляются на рынке. [13]
Один из образцов инструмента Voskhod Globus IMP был собственностью канадского коллекционера космических артефактов Франсуа Гюэя. В настоящее время (2020) он принадлежит одному из ведущих коллекционеров космического оборудования в мире, базирующемуся в Соединенных Штатах. [15] Он выставлялся на временных выставках, в частности в Национальном музее часов в Колумбии, штат Пенсильвания, США, [16] и в Центре космических наук Космодома в Лавале, Квебек, Канада.
