ВИЗУАЛИЗАЦИИ ПРИМЕНЕНИЯ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

ВИЗУАЛИЗАЦИИ ПРИМЕНЕНИЯ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
В.П. Антонов, А.С. Вятчанин, В.С. Градобаева, Л.И. Лихачева
Удмуртский государственный университет, г. Ижевск
Тел.: (3412) 58-31-07, e-mail: [email protected]
Коммерциализация космоса влечет за собой формирование рынка услуг в области освоения
космического пространства. Производство спутников, модулей космических станций, их доставка на орбиту
ракетоносителями и кораблями многоразового использования, телеметрия, навигация – вот далеко не
полный перечень таких услуг. Для последовательного развития как великой космической державы Российской
Федерации необходимо не только развитие собственной космической программы, но и как можно большее
участие в мировом коммерческом освоении околоземного пространства. А для этого недостаточно прежних
достижений.
Для поддержки имиджа страны необходима популяризация успехов российской космонавтики.
Популяризация достижений – весьма важный аргумент в деле борьбы за будущие контракты и спонсорские
вложения в российский космос, это тем более важно, что в России имеется множество вполне реальных
планов по освоению околоземного пространства и исследованию солнечной системы.
Поиск инвесторов, готовых вкладывать средства в развитие российских космических технологий, процесс
не простой, тем более в условиях конкуренции с другими мировыми космическими державами и крупными
аэрокосмическими корпорациями. И в этой связи важны все параметры проектов, не только их цена и
перспективность, но и наглядность представления всех стадий реализации проектов. С цель повышения
презентабельности проекта недостаточно одних расчетов и выкладок, необходимо применение современных
мультимедиа технологий и 3D графики для иллюстрации ожидаемых результатов реализации проектов.
В качестве примера можно привести российский проект нового ракетоносителя «Ангара», который
планируется как альтернатива ракетоносителю «Протон». Для наглядного представления габаритных
параметров ракетоносителя была создана его виртуальная модель. Виртуальная модель дает четкое
представление о форме и размерах ракетоносителя, позволяет оценить возможность его применения
совместно со стартовыми площадками, средствами доставки к месту старта (рис. 1) и т.д.
Рис. 1. Кадры визуализации проекта "Ангара"
Высокого качества виртуальных моделей удалось достичь благодаря применению созданной на кафедре
вычислительных машин, многопроцессорных кластерных систем и 3D графики распределенной кластерной
системе. Достигнутый показатель в 256 мегапикселей в кадре позволяет добиться высокой степени
детализации и, следовательно, максимального правдоподобия виртуальных моделей космических аппаратов,
бортового оборудования, скафандров, а также космических тел. Применение мощной вычислительной
техники позволило более глубоко подойти к процессу создания виртуальных моделей космических аппаратов
и визуализаций их применения. В частности для описания поверхности были задействованы кроме текстур и
цветовых каналов фракционные карты неровностей и шумов, а для рендеринга мультицикличный режим.
В связи с освоением новой космической продукции встает вопрос подготовки технического персонала,
занимающегося ее сборкой и эксплуатацией. Созданные с применением 3D технологий учебные пособия
наиболее наглядным образом отображают сборочные процессы, техническое обслуживание, порядок
применения, диагностику и ремонт космической техники. Практика показывает, что применение 3D
визуализаций значительно ускоряет процесс прочтения схем, чертежей, технических описаний и освоение
нового оборудования космонавтами. Поэтому целесообразно применение средств 3D графики на всех этапах
жизненного цикла космических аппаратов от проектирования до утилизации.
В последнее время много проектов по развитию космического туризма, разработки в этом направлении
ведутся и в России и в других странах. В этой связи заслуживает внимания отечественный проект корабля
многоразового использования «Клипер». В рамках проекта рассматривается несколько вариантов выведения
корабля на околоземную орбиту, стыковки и приземления, поэтому средства 3D графики при рассмотрении
этих вариантов как нельзя кстати (рис. 2).
Рис. 2. Кадры визуализации проекта "Клипер"
Применение виртуального моделирования позволяет оценить и сравнить отдельные элементы комплекса
космических аппаратов при совместном их использовании, определить «узкие» места конструкций, проблемы
взаимодействия и т.д. С этой целью, в рамках компьютерного моделирования могут быть описаны
кинематические схемы виртуальных моделей космических и определены методами прямой и инверсной
кинематики возможности штатного применения и взаимодействия космических аппаратов. Такая виртуальная
«притирка», за счет наглядности отражения взаимодействия составных частей способствует выработке
взвешенных решений, снижает время на разработку и принятие принципиальных направлений разработки.
Таким образом, компьютерное моделирование на основе виртуальных моделей космических аппаратов,
космической техники и визуализация применения дает существенные преимущества при их разработке и
дальнейшей эксплуатации. Использование визуализации применения позволит существенным образом
ускорить процесс обучения технического персонала технологическим приемам сборки, проверки, ремонта
космической техники, а также оптимизировать обучение космонавтов применению космических аппаратов и
бортового оборудования.
Литература
1.
2.
3.
4.
Антонов В.П., Богомолов В.П., Вятчанин А.С., Пишков В.Н. Стельмах В.А. Особенности
моделей и анимационных тренажеров для многоцелевого лабораторного модуля и
манипуляторов типа «ERA» и «Стрела» //Труды Первой международной конференции
«Трехмерная визуализация научной, технической социальной реальности». Ижевск: УдГУ, 2009.
Антонов В.П., Богомолов В.П., Вольнов И.А., Стельмах В.А. Моделирование процессов сборки
на околоземной орбите ферменных каркасов //Труды Первой международной конференции
«Трехмерная визуализация научной, технической социальной реальности». Ижевск: УдГУ, 2009.
Богомолов В.П., Вятчанин А.С., Пишков В.Н. Стельмах В.А., Фархутдинов Р.Р. К вопросу
создания моделей и тренажеров сборки крупногабаритных ферменных каркасов антенн в
космосе //Труды Первой международной конференции «Трехмерная визуализация научной,
технической социальной реальности». Ижевск: УдГУ, 2009.
Алешин В.П., Афанасьев В.О., Клименко С.В., Новгородцев Д.Д. Методы визуализации в
обратных задачах мониторинга космических аппаратов //Труды Первой международной
конференции «Трехмерная визуализация научной, технической социальной реальности».
Ижевск: УдГУ, 2009.