AIAA - American Institute of Aeronautics and Astronautics
сфера применения
«Введение Общие положения Критически важным для установления необходимого объема интеграции космического запуска (SLI) для программы космического корабля (КА) является полное понимание сложности и критичности конкретной системы КА и выполнение комплексной оценки рисков, связанных с запуском. Обдуманный подход должен включать в себя: Понимание последствий неудачного запуска Процесс выявления и управления рисками, соразмерный установленной толерантности к риску Важнейшими элементами любых усилий по интеграции запуска являются четкое определение ролей и обязанностей вовлеченных организаций и обеспечение Контракты и вспомогательные соглашения согласованы и действуют до начала усилий по интеграции. Заказчик SC или заказчик услуг по запуску должен определить уровень понимания и/или надзора, который будет применяться к процессу интеграции космического запуска. Заказчик или организация-спонсор должны взвесить ценность применения надзора в своих усилиях по снижению риска неудачного запуска. Цели коммерческих SC в первую очередь направлены на создание потока доходов, когда SC выйдет на свою операционную орбиту. Коммерческие СК базируются в основном на существующих@ развивающихся@ коммерчески доступных автобусах СК@ с полезной нагрузкой, предназначенной для достижения конкретных целей коммерческой программы. Сроки интеграции и запуска коммерческого КА могут варьироваться от нескольких месяцев до нескольких лет@ в зависимости от зрелости систем КА и ракеты-носителя (РН)@ и сложности сопряжения КА с системой запуска. Сообщество по интеграции космических запусков для этих типов программ обычно состоит из поставщика услуг запуска @ производителя КА @ заказчика КА @ оператора полигона запуска @ и иногда подрядчика по интеграции услуг запуска (LSIC). Коммерческий КА может быть сравнительно менее дорогим и заменяемым в случае запуска или отказа на орбите. С другой стороны, научные@ национальной обороны@ и экспериментальные КА@ обычно проектируются для выполнения конкретной задачи@ и обычно включают в себя уникальные конфигурации шин и полезной нагрузки КА, предназначенные для достижения конкретных задач миссии, представляющих национальный интерес. Эти КА, как правило, уникальны по своей природе, очень дороги и требуют значительного времени для замены в случае неудачного запуска. Кроме того@, неудачный запуск может привести к потере возможности достижения конкретной цели миссии@, как в случае с межпланетным КА@, или может привести к снижению потенциала национальной обороны@, как в случае КА национальной обороны. К КА, подобные этим, обычно предъявляются сложные@ уникальные требования к интерфейсу по отношению к системе РН@, и в результате@ может потребоваться период интеграции с космическим запуском в несколько лет. Эти системы SC обычно имеют тенденцию к повышению уровня надзора за процессом интеграции запуска, в котором участвуют многочисленные организации. В число этих организаций могут входить заказчики @ подрядчики SC @ подрядчики по интеграции систем запуска @ подрядчики НН @ офисы программы обслуживания запуска @ независимые подрядчики по валидации и верификации @ и подрядчики по техническим консультированию по НН и КА. Целью этих организаций-подрядчиков является снижение риска и повышение успеха миссии. Подводя итог, обеспечение миссии коммерческого SC обычно основывается на балансировании риска@, который может представлять собой доход@, со стоимостью страхования. Для миссий, имеющих значение для национальной безопасности или науки, риск, связанный с потерей миссии, совершенно иной, и его необходимо решать соответствующим образом. Кроме того,@ каждая программа должна иметь четкое понимание и установленный метод "понимания" и "надзора@" в отношении затрат и сроков реализации каждого@, а также иметь механизм, обеспечивающий реализацию одного или обоих@, в зависимости от обстоятельств. @ для достижения необходимого уровня снижения рисков. Существуют различные методы/подходы для реализации интеграции космических запусков. Уровень усилий, необходимых для любого процесса интеграции запуска, зависит от многих переменных: ? Зрелость задействованных систем? Сложность интерфейсов? Последствия для безопасности? Толерантность к риску Необходимо тщательно рассмотреть каждую из этих областей и принять решение относительно включения каждой из них в процесс интеграции космического запуска. В качестве дополнительного соображения@ существуют различные точки зрения относительно наилучшего метода и подхода к запуску интеграции. Точка зрения будет варьироваться в зависимости от различных участвующих организаций и их соответствующих ролей и обязанностей. Соответствующая справочная информация по различным аспектам процесса интеграции включена в Приложения A@ B@ C@ D@ и E. Миссия Главным соображением для любой программы является цель миссии SC. Достижение этой цели устанавливает требования к конструкции КА и управляет процессом интеграции запуска. Необходимо уделять пристальное внимание каждому элементу, включенному в программу@, учитывая перспективу каждого элемента и разрабатывая метод, позволяющий приспособить каждый@ соответственно@ к конкретной программе. Точка зрения клиента Целью клиента на этапе интеграции и запуска программы является доставка функциональной полезной нагрузки с полностью работоспособным спутниковым автобусом на орбиту, отвечающую целям миссии. Услуга запуска имеет второстепенное значение для заказчика КА. Для каждой организации@ заказчика/проектировщика полезной нагрузки@ разработчика верхней ступени@ поставщика услуг по запуску@ и оператора средства запуска вполне естественно рассматривать свою собственную область интересов как имеющую наивысший приоритет. Однако@ основная цель всех участвующих сторон должна состоять в том, чтобы доставить КА на правильную орбиту@ при всех экологических ограничениях@ и максимизировать вероятность достижения целей миссии. Перспектива SC С точки зрения SC, запуск — самое травмирующее событие в жизни программы. Условия запуска обычно представляют собой наиболее тяжелые условия, в которых будет находиться КА. Эти условия определяют многие аспекты проектирования СК, особенно структурное проектирование СК. Ограничения при запуске часто создают проблемы проектирования, которые требуют сложных проектных решений, чтобы вписаться в ограниченный размер обтекателя полезной нагрузки (PLF) и обеспечить операции после запуска. Для того чтобы оставаться в пределах рабочих характеристик РН, могут потребоваться методы проектирования малой массы и меры по сохранению массы. Рекомендуемая практика: Из-за этих технических проблем@ в интересах подрядчика КА заранее и надежно определить интерфейсы РН и доступные помещения КА, а также возможности выхода на желаемую орбиту. Рекомендуемая практика: Изменение требований к запуску повлияет на стоимость и график программы SC, особенно если они происходят на поздних стадиях цикла. Следовательно, на начальном этапе проектирования SC желательно убедиться, что он совместим с более чем одним типом или классом РН, чтобы исключить чрезмерные задержки из-за отключения одного из них. Конструкция космического корабля, совместимая с несколькими РН, также может использоваться в различных миссиях, что может быть очень выгодным с точки зрения экономии средств и графика. Перспектива интегратора систем запуска. В целях безопасности или других конкретных целей, как описано в разделе 1@, некоторые программы требуют привлечения подрядчика по интеграции систем запуска (LSIC), который будет представлять подрядчика SC в процессе интеграции запуска. В этих программах LSIC становится назначенным интерфейсом между SC и сообществами служб запуска. LSIC представляет сторону SC интерфейса SC-LV и несет ответственность перед своим заказчиком за определение всех требований к интерфейсу и подтверждение их надлежащей проверки. Эта ответственность включает в себя координацию разработки графиков и планов интеграции@ с указанием требований SC@ выполнение проверки интерфейса@ и координацию деятельности по интеграции со всеми участвующими подрядчиками. Поскольку отдельный LSIC действительно увеличивает накладные расходы и стоимость программы, его следует использовать только после тщательного рассмотрения. Если он используется@, LSIC отвечает за успех миссии интерфейса SC-LV на всех этапах, от подготовки к запуску до вывода на орбиту и отделения SC. LSIC может быть сопредседателем технических рабочих групп с поставщиком услуг по запуску с целью разработки интерфейса SC-LV и сертификации выполнения задач по проверке требований к интерфейсу SC-LV. Точка зрения поставщика услуг запуска Поставщик услуг запуска отвечает за проектирование@ производство@ и доставку@ системы запуска, гарантируя, что возможности системы запуска соответствуют согласованным требованиям к интерфейсу SC/LV. Поставщик услуг по запуску отвечает за интеграцию и проверку компонентов стартовой системы@ операции по запуску@ и подъем РН путем выведения на орбиту и последующих действий по удалению@ или возвращению@. Поставщик услуг запуска@ совместно с подрядчиком СК и заказчиком@ и другими участниками интеграции запуска при необходимости@ реализует и верифицирует требования к интерфейсу КА-НН. Для миссий, в которых используется LSIC@, поставщик услуг запуска выполняет роль подрядчика по интеграции ракеты-носителя (LVIC)@, представляющего сторону интерфейса@ системы запуска, с ответственностью за подтверждение того, что система запуска успешно разместит КА в желаемом месте. Орбита миссии. LVIC вместе с LSIC является сопредседателем технических рабочих групп по интерфейсу SC-LV и выполняет задачи проверки для стороны LV интерфейса. В частности, @ LVIC публикует и поддерживает документ управления интерфейсом SC-LV (ICD), а также планирует и проводит проверку требований к интерфейсу SC-LV со стороны системы запуска. Кроме того, @ LVIC поддерживает базу данных проверки ICD, а библиотека закрытий @ архивирует все доказательства, использованные для закрытия проверки @, и в случае отсутствия LSIC представляет собой орган окончательного утверждения всех закрытий проверки для ICD. Процесс интеграции космического запуска. Успех или неудача миссии может быть связана с интеграцией запуска или каким-либо другим аспектом операции запуска. Строгий комплексный процесс интеграции запуска не будет гарантировать успешную миссию, но снизит риск того, что аномалия интерфейса SC-LV приведет к провалу миссии. Ключевым моментом является разработка процесса, который снизит риски, присущие процессу интеграции запуска, до приемлемого уровня. Выявить все риски и установить приемлемый уровень для каждого риска гораздо легче сказать, чем сделать. Это особенно сложно для сложных интерфейсов и там, где задействовано несколько систем. Еще одно соображение заключается в том, что для некоторых миссий соображения стоимости и графика являются второстепенными по сравнению с необходимостью свести риск неудачи к абсолютному минимуму. Рекомендуемая практика: Поэтому крайне важно, чтобы как можно раньше был установлен комплексный и четко определенный процесс@, используя формальный процесс управления рисками и снижения рисков@, как описано в разделе «Гарантия миссии/управление рисками» настоящего документа. Как только риски будут поняты, по крайней мере, на уровне программы, можно будет определить уровень интеграции запуска, необходимый для устранения этих рисков. Процесс интеграции запуска должен адресовать другие интерфейсы к SC; например@ с транспортными системами@ средствами обработки@ средствами стартовой площадки@ и центрами управления полетами. Этот процесс должен включать требуемую политику и практику безопасности во все аспекты процесса интеграции. Ответственность за покрытие каждого из этих направлений может быть возложена на одного подрядчика или разделена между несколькими подрядчиками@ в зависимости от требований заказчика@ сложности интерфейсов@ и договоров с подрядчиками. Рекомендуемая практика: Комплексный процесс интеграции запуска начинается с оценки совместимости требований к интерфейсу системы SC с возможностями системы запуска и сосредоточения внимания на решении проблем интерфейса, чтобы минимизировать общие затраты для клиента @, одновременно уделяя особое внимание снижению рисков при проектировании интерфейса для повышения успеха миссии. Кульминацией процесса является успешная доставка работоспособного КА на нужную орбиту. Для очень сложных миссий@ организационная структура интеграции запуска может включать различные агентства, представляющие подрядчика КА@ подрядчика РН@ подрядчика(ов) по полезной нагрузке@ и стартовую площадку. Кроме того, могут быть привлечены подрядчики по транспортным средствам и поддержке, а также консультанты. Это участие будет варьироваться в зависимости от «надзора» и «понимания», требуемого организацией-спонсором. Для некоторых программ заказчик может захотеть, чтобы один подрядчик обеспечил полное обслуживание миссии, где доставка работоспособного КА на указанную орбиту является контрактным требованием. Другим клиентам может потребоваться подрядчик SC@, подрядчик низкого напряжения@ и LSIC. На рисунке 1 показан базовый процесс интеграции запуска с использованием LSIC. Этот процесс начинается с технических и эксплуатационных требований к интерфейсу, которые обычно передаются от подрядчика космического корабля (SVC)@ через LSIC (если таковой используется)@, а затем к LVIC. Обратный поток состоит из оценок возможностей, которые включают обновленную информацию о конструкции. Эти оценки возвращаются через LSIC к SVC@, таким образом завершая одну итерацию процесса интеграции, которая в конечном итоге приведет к определению совместимого интерфейса. Официальная документация и контроль согласованных интерфейсов устанавливаются в ICD@, как описано в Разделе 5@ «Требования и проверка». Этот процесс образует активный цикл, поддерживаемый торговыми исследованиями@, анализом@ и оценкой воздействия, выполняемой@ по мере необходимости@ различными подрядчиками. Этот цикл замыкается только тогда, когда достигается совместимый интерфейс. "