Эксперимент по изучению влияния конструктивных особенностей регенерационных систем жизнеобеспечения на эффективность обслуживания экипажем систем с использованием специализированного аппаратно-программного комплекса «АПКОЭС»


©ОАО "НИИхиммаш"
Тренажер системы генерации кислорода «Электрон-ВМ» в модуле ЭУ-50 (посадочный модуль комплекса "Марс-500").

Одной из основных проблем, которая ограничивает выполнение межпланетных полетов, является гарантирование надежности функционирования бортовых систем при длительном автономном полете и, в первую очередь, систем жизнеобеспечения.

Использование реального оборудования (например, штатных систем МКС) в наземном эксперименте является чрезвычайно сложным и экономически нерентабельным. Более рациональный подход - применение виртуальных тренажеров отдельных систем, объединенных в аппаратно-программный комплекс обслуживания экипажем систем жизнеобеспечения (АПКОЭС). Данный комплекс разработан ОАО «НИИхиммаш».


Структура АПКОЭС включает:

• Виртуальные имитаторы отдельных систем частично замкнутого по кислороду и воде комплекса регенерационного СЖО, основанного на физко-химических процессах регенерации продуктов метаболического обмена экипажа, и взаимодействующие с комплексом бортовые системы обеспечения теплового режима и энергообеспечения, а также электромеханический тренажер штатной системы генерации кислорода «Электрон-ВМ».
• Головную программу, которая моделирует изменение параметров среды обитания экипажа.
• Подпрограмму, формирующую массо- и энерго- обмен экипажа со средой обитания.
• Подпрограмму, идентифицирующую нештатные ситуации и оценивающую эффективность действий оператора.
• Подпрограмму оценки психофизиологического состояния операторов перед, в процессе и после локализации НшС.

©ОАО "НИИхиммаш" Общий вид расположения элементов аппаратно-программного комплекса.

Работа с аппаратно-программным комплексом осуществляется с нескольких рабочих мест:

• Рабочее место оператора 1, позволяющее работать с базовой частью комплекса;
• Рабочее место оператора 2 – работа с тренажером системы генерации кислорода «Электрон-ВМ»;
• Рабочее место инструктора, которое находится в центральном командном пункте.

Комплекс обеспечивает:

• Виртуальные имитаторы отдельных систем частично замкнутого по кислороду и воде комплекса регенерационного СЖО, основанного на физко-химических процессах регенерации продуктов метаболического обмена экипажа, и взаимодействующие с комплексом бортовые системы обеспечения теплового режима и энергообеспечения, а также электромеханический тренажер штатной системы генерации кислорода «Электрон-ВМ».
• Головную программу, которая моделирует изменение параметров среды обитания экипажа.
• Подпрограмму, формирующую массо- и энерго- обмен экипажа со средой обитания.
• Подпрограмму, идентифицирующую нештатные ситуации и оценивающую эффективность действий оператора.
• Подпрограмму оценки психофизиологического состояния операторов перед, в процессе и после локализации НшС.

Основной целью эксперимента является оценка эффективности обслуживания экипажем систем жизнеобеспечения. Для достижения данной цели решены следующие проблемы:
Проведение оценки достаточности контролируемых параметров для анализа функционирования и обслуживания систем на основе использования комплекса в целом в условиях длительного автономного полета;
Проведение оценки эффективности деятельности оператора по локализации нештатных ситуаций (НшС), возникающих при функционировании системы и / или отклонения контролируемых параметров среды от заданных значений;
Проведение оценка эффективности принятия независимых решений по локализации НшС членами экипажа;
Проведение оценки эффективности способов отображения информации о значениях контролируемых параметров среды, анализа функционирования и обслуживания систем с использованием виртуальных тренажеров систем;
Проведение оценки влияния локализации НшС на психическое и физиологическое состояние членов экипажа в условиях длительного автономного полета.

На оценку эффективности действий экипажа влияет не только сложность поставленной задачи, но и скорость её решения, внимательность при работе, независимость в принятии решений, общий объем проведенных работ, включая мониторинг функционирования систем и качество проведения технического обслуживания. Учитывается влияние стресса и наличие отвлекающих факторов.

В ходе 105-суточного эксперимента было поставлено 52 задачи (в том числе проведены работы с тренажером системы «Электрон-ВМ»). Из них 51 задача решена успешна.

Практические рекомендации по применению комплекса при проведении 520-суточного эксперимента разработаны на основе результатов, полученных на предыдущем этапе. В частности, заинтересованность в более глубоком исследовании психофизиологического состояния оператора привела к внедрению в АПКОЭС дополнительного комплекса “Biomouse” (био-мышь), который позволяет оценить текущее психическое и физиологическое состояние, функциональные особенности человека, контролировать динамику состояния, выявить стресс и психическую напряженность. Осуществление этих возможностей основано на анализе изменения сердечного ритма и других параметров.

Таким образом, эксперимент позволит полно оценить эффективность деятельности экипажа при работе с АПКОЭС.