Е.Микрин (МГТУ им. Н. Э. Баумана): От будущей инженерной элиты ждут прорывов

Баумана МГТУ "Сегодня состоялась встреча с нашими будущими аспирантами. И это очень важное для нас событие", – рассказывает заведующий кафедрой ИУ-1 "Системы автоматического управления" Евгений Микрин. В этом году аспирантами станут шесть выпускников кафедры. Как с гордостью отметил Евгений Анатольевич, в состав сотрудников кафедры ИУ-1 вливается новое поколение технической элиты.



Микрин
– Конечно же, смена поколений – это задача номер один практически для всех кафедр и факультетов нашего университета. Но у нас ситуация пока складывается относительно благополучно. Возможно потому, что специальность, которую получают на кафедре студенты, сегодня очень популярна. Мы живем в век управленцев, – отмечает академик.

– А какие выпускники попадают под определение "элита" ?

– Молодые специалисты, которые умеют ставить и решать самые сложные и актуальные технические задачи самостоятельно. Важно, чтобы человек, приходящий в науку и технику, умел и имел желание заглянуть за горизонт, – отвечает Евгений Анатольевич. – У нас на кафедре отбор в аспирантуру очень строгий, но он себя оправдывает. Недаром в числе выпускников ИУ-1 есть и академики, и доктора наук, главные и генеральные конструкторы, видные государственные деятели, заведующие родственными кафедрами ведущих вузов страны. Долгие годы кафедра прочно занимает лидирующее место в развитии теории и методов управления – от простых систем управления одиночными динамическими объектами до сложнейших космических и производственных комплексов.


Евгений Анатольевич – интересный рассказчик. Общаясь с ним, можно узнать много нового из истории космонавтики, и о том, какие задачи сегодня решаются специалистами в области управления космическими аппаратами. К сожалению, один из недавних технологических прорывов мирового уровня остался практически незамеченным людьми, напрямую не связанными с космосом.

29 марта 2013 года в 6 часов 28 минут по московскому времени была успешно осуществлена стыковка российского корабля "Союз ТМА-08М" с Международной космической станцией. Это был не рядовой полёт – впервые пилотируемый корабль долетел до МКС не за двое-трое суток, как раньше, а за шесть часов. Разница колоссальная! И в этом есть не малая заслуга выпускников и преподавателей кафедры ИУ-1. Действительно, если раньше космонавты совершали 30 витков вокруг Земли на небольшом "Союзе", то теперь понадобилось всего 4 витка, чтобы космонавт оказался в просторных "холлах" космической станции. При данной схеме полета период адаптации к невесомости у космонавтов происходит в гораздо более комфортных условиях, да, и надо учитывать, что каждая минута нахождения человека в космосе на вес золота.

Все эти достижения – результат работы уникального комплекса программно-математического обеспечения для бортовой вычислительной системы космического аппарата "Союз" и МКС, разработанного коллективом специалистов под руководством академика Микрина.

Цифра "рулит" в космосе

За время, прошедшее со времени запуска первого искусственного спутника Земли, наука и техника управления космическими летательными аппаратами достигли огромных успехов, однако перспективы ее развития еще более грандиозны.

"Хочу произнести свою любимую фразу: борт космического аппарата стал цифровым, – рассказывает Евгений Анатольевич. – Это значит, что за работу всех бортовых систем, включая системы управления движением, навигации, системы жизнеобеспечения и терморегулирования, управления объединенной двигательной установкой и полетными операциями, отвечает единый бортовой цифровой вычислительный комплекс. Наши заслуженные "работяги" – космические корабли "Союз", "Прогресс", на самом деле постепенно модернизировались, оснащались новыми версиями систем управления. На МКС сегодня действует интегрированная система управления, объединяющая в сеть более ста компьютеров".

– Каковы возможности такой умной "начинки" для космической техники?

Перед тем, как ответить на этот вопрос, Евгений Анатольевич в качестве примера обращает внимание на особенности процесса управления движением космического аппарата. "Пробок" в космосе не бывает, но выбрать верный путь (траекторию) в околоземном или в межпланетном пространстве порой даже сложнее, чем на Земле. Расчет параметров движения происходит в разных системах координат, с учетом законов небесной механики и космической баллистики, особенностей решения, конкретной задачи или задач – нередко они противоречивы, нужно выдерживать высокую точность, минимизируя энергетические затраты. Операции должны происходить с высоким быстродействием. Вычислительная техника, алгоритмы и программное обеспечение – это те интеллектуальные "киты", на которых во многом держится успех выполняемой космической миссии.

Каждый рывок жителей нашей планеты за пределы земного тяготения уникален. Сегодня где-то очень, очень далеко, далеко в космическом пространстве продолжают свое путешествие американские космические аппараты "Вояджер-1" и "Вояджер-2", запущенные в 1977 году для исследования Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна.

Как отметил в своем недавнем интервью Эдвард Стоун – бывший директор Лаборатории реактивного движения NASA, стоявший у истоков проекта "Вояджеров", эти аппараты еще неплохо работают. Он предположил: сколь эффективнее была бы данная миссия, если бы в системе управления работали современные алгоритмы и мощные компьютеры... Возможно, что нынешним студентам и аспирантам предстоит принять участие в реализации подобных грандиозных проектов. В документе "Основы государственной политики Российской Федерации в области космической деятельности на период до 2030 года" включены планы по изучению Солнца с близкого расстояния, детальное изучение поверхности и недр Луны, продолжение активных исследований Венеры, Юпитера и Сатурна, а также астероидов, поиск путей предотвращения возможных космических угроз Земле и ее биосфере.

А, что – если?

Управление полетом космических аппаратов обеспечивается системой из нескольких основных звеньев. В их числе наземный комплекс управления, бортовой комплекс управления, включающий в себя "интеллектуальную" часть в виде бортовой вычислительной системы и исполнительные органы – в виде приборов, агрегатов, преобразующих выходные сигналы бортовой вычислительной системы в управляющие воздействия, которые реализуются разнообразными исполнительными устройствами. Хочется верить, что регулярные полеты в дальний космос действительно уже "не за горами". И, чем дальше будут уходить космические аппараты от Земли, тем более мощные радиопередатчики и более крупные антенны понадобятся для связи с ними.

- Сможет ли система управления движением и навигации космического аппарата работать автономно на дальних расстояниях от нашей планеты?

– Вы затронули очень интересную проблему. Разработчики космической техники используют в своем лексиконе такое понятие, как нештатная ситуация. Есть расчетная нештатная ситуация, а есть непредусмотренная. При полете в дальний космос потеря связи с Землей должна рассматриваться именно как расчетная нештатная ситуация. Автономный режим существует, но у космонавтов должны быть какие-то подсказки, помогающие экипажу принимать верные решения, – отвечает Евгений Анатольевич. – Подсказки будет "давать" программно-алгоритмическое обеспечение, которое по данным, поступающим с измерительных датчиков и другой бортовой аппаратуры, сформирует прогнозы и советы. На основе экспертной информации о "здоровье" космического аппарата и его систем, понимания ситуации, что происходит, космонавты и сейчас активно вмешиваются в процесс управления.

Цифровая революция начинается с учебного процесса

– Цифровая революция качественно меняет нашу жизнь, расширяет границы возможностей людей в освоении космического пространства. Но рождается она не вдруг, не сама по себе. Для этого нужно готовить специалистов, разрабатывать теоретические основы и практические решения для создания новой техники, отмечает Е. А. Микрин.

В настоящее время на кафедре ИУ-1 проводятся очень полезные для будущих инженеров занятия на самых современных стендах имитационного моделирования бортового комплекса управления КА, которые имитируют работу бортовых систем КА во взаимодействии с наземным комплексом управления.

С помощью моделирования процессов управления, нештатных ситуаций процесс создания математических моделей элементов системы управления и её модели целиком становится более эффективным и наглядным.

Это уже современные и перспективные технологии, сочетающие в себе как точную науку, так и творчество.

Темы дипломных проектов выпускников кафедры ИУ-1 ориентированы на решение интересных и перспективных задач. Например, из выполненных в этом году тем можно выделить: "Система управления мягкой посадкой спускаемого аппарата на Луну", "Разработка системы управления космического аппарата микро-класса", "Система управления стабилизацией специальных аэродинамических объектов" и др. Аспиранты продолжат разрабатывать темы дипломных работ на новом уровне, вникая в них более глубоко.

– Нашим выпускникам предстоит решать сложные научные и технические проблемы по созданию интеллектуальных систем управления, поэтому специалисты, проектирующие системы автоматического управления космического аппарата, сегодня должны хорошо знать то, как работают и связаны между собой все элементы его конструкции и многие подсистемы практически на уровне их разработчиков, – убежден заведующий кафедрой.

Знать все и грамотно применять эти знания!

Вообще-то у тех, кто ставит перед собой такую задачу, есть отличные примеры. Еще Леонардо да Винчи – великий итальянский художник и учёный, являл собой яркий тип ренессансного "универсального" человека. Научное познание не укладывается только в рамки строгих формул и цифр. В нем всегда есть та загадка, которая манит, чтобы раскрыть еще одну тайну.

Говорят, что время романтиков ушло. Это не так, оно всегда возвращается. Кафедра ИУ-1 представлена на четырёх филиалах МГТУ им. Н. Э. Баумана. В этом году к пяти группам первокурсников прибавятся еще две. А это дополнительно 36 студентов. Молодые люди хотят раскрывать тайны с помощью создания интеллектуальных систем управления.

– В этом году к нам вернулся наш студент, закончивший магистратуру в США. Поступил в аспирантуру на кафедру. Он считает, что в МГТУ на кафедре ИУ-1 он сможет заниматься по-настоящему серьезными задачами. Это правильно! Во всем мире таких университетов как МГТУ им. Н. Э. Баумана, больше нет, – уверен академик Е. А. Микрин.
Источник информации
Опубликовано 24.11.2014