КОСМОЦЕНТР
SPACE CENTRE

Изобретение относится к разделу пилотируемой космонавтики - космическому тренажеростроению, в частности к наземным техническим средствам обучения.
Известна система для имитации полета космического аппарата (United States Patent №5,435,725 SYSTEM FOR SIMULATING A FLYING VEHICLE, Current International Class: G09B 9/30; G09B 9/52; G09B 9/02; G09B 9/00; G09B 9/20; G09B 009/08, Date: June 17, 1993, Assignee: Kabushiki Kaisha Toshiba (Kawasaki, JP)), содержащая интегрированный модуль управления, модуль процессов ввода-вывода, модуль генерации среды, базу данных переменных моделирования, средства имитации, включающие дисплейный терминал, блок начальных условий, блок выходных параметров и информационные блоки.
Недостатком данной системы является то, что она относится к чисто виртуальным автоматизированным обучающим системам, предназначенным преимущественно для теоретической и первоначальной практической подготовки (так называемой, предтренажерной подготовки: знакомство с устройством космического аппарата и принципами его управления, привитие первоначальных навыков по управлению космическим аппаратом), в составе которых отсутствуют штатные органы управления и средства отображения информации (или органы управления и средства отображения информации в тренажном исполнении, внешне полностью идентичные штатным) и, соответственно, не обеспечивается приобретение обучаемыми устойчивых сенсорно-моторных навыков для выполнения динамических операций по управлению космическим аппаратом.
Известен космический тренажер (патент РФ №2367027 ТРЕНАЖЕР ПИЛОТИРУЕМОГО КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ, МПК G09B 9/52 (2006.01), дата начала отсчета срока действия патента: 05.02.2008, Патентообладатель: Общество с ограниченной ответственностью "Центр тренажеростроения и подготовки персонала" (RU)), состоящий из пульта контроля и управления тренировкой, модели командной радиолинии, модели датчиков, модели измерителя линейного ускорения, модели движения космического корабля, модели исполнительных органов комбинированной двигательной установки, модели бортового цифрового вычислительного комплекса, модели системы управления бортовым комплексом, первого блока формирования форматов и пульта космонавтов, а также дополнительно содержит модель движения космической станции, модель системы взаимных измерений, первый, второй и третий формирователи визуальной обстановки, модель построителя местной вертикали, второй блок формирования форматов, устройства сопряжения с объектом, модель блока управления перемещением объекта, формирователь акустической обстановки, рабочее место экипажа, состоящее из макета кабины спускаемого аппарата пилотируемого космического корабля и включающее телекамеру наблюдения, средства имитации связи «Борт-Земля», ручку управления движением, визир специальный космонавта, ручку управления ориентацией, акустическую систему, первый и второй визуальный иллюминаторы, кресло бортинженера, кресло командира корабля и кресло космонавта-исследователя.
Данный тренажер ориентирован, преимущественно, на обеспечение практической профессиональной подготовки космонавтов и обладает рядом недостатков: во-первых, предоставляет возможность одновременной подготовки только для трех обучаемых, причем располагаемых в штатных креслах космонавтов (в, так называемых, ложементах), длительное пребывание в которых в условиях земного тяготения является достаточно некомфортным, во-вторых, обеспечивает возможность обучения выполнению только наиболее ответственным операциям по пилотированию (сближение, причаливание и стыковка с орбитальным модулем Международной космической станции) транспортного космического корабля типа «Союз-ТМА».
Известен способ для подготовки частного клиента к космическому полету (Международная патентная заявка WO 2003/088187 METHOD FOR QUALIFYING AND/OR TRAINING A PRIVATE CUSTOMER FOR SPACE FLIGHT, Int. Class.: G09B 9/52, Priority Data: 23.10.2003, Applicants: SPACE ADVENTURES, LTD. [US]), заключающийся в медицинской оценке его потенциальной пригодности к полету, созданию физических условий, имитирующих воздействия космического полета на человека (невесомость, перегрузка и т.д.), знакомстве с интерьером и оборудованием космического корабля и итоговой квалификации частного клиента на предмет годности к фактическому космическому полету, основанной на результатах успешного завершения программы подготовки.
Недостатком данного способа является то, что он предназначен для подготовки потенциальных участников будущего космического полета, которым в реальном космическом полете поручается выполнение только достаточно узкого круга задач и обязанностей, так называемого, «космического туриста».
Известен комплекс аттракционов «Mission: SPACE» в диснеевском парке «Walt Disney World» в штате Флорида США (Статья: Развлечения на тему. Ольга Соловьева. - журнал открытий «OPEN», Весна 2006, http://openmag.ru/archive/articul_439.html?sList=20&idList=25 и станица сайта «Myspace Inc.»: http://www.myspace.com/mission_space). Комплекс аттракционов создан на основе тренажеров космического центра в г.Хьюстоне, США, которые служат для подготовки космонавтов NASA. Посетители диснеевского парка «Walt Disney World» испытывают все специфические космические ощущения, начиная от перегрузок, которые вдавливают их в кресла, и заканчивая мгновением невесомости.
Недостатками данного комплекса является то, что в нем, наряду с аттракционами реальных пилотируемых космических аппаратов США, также используются футуристические образцы космической техники (Interplanetary spaceship.Expedition Mars, Mission: SPACE Race и т.д.), то есть комплекс «Walt Disney World», преимущественно, обеспечивает реализацию познавательно-развлекательных задач.
Наиболее близким по исполнению аналогом, принятым в качестве прототипа предлагаемого изобретения, является Молодежный космический городок Cite Espace в г.Тулуза, Франция (см. Web-сайт: http://www.cite-espace.com/en#accueil - доступен по состоянию на 11.03.2012 и/или распечатку выборки информации с англоязычной версии данного Web-сайта в Приложении к описанию заявляемого изобретения).
Молодежный космический городок Cite Espace (см. Скриншот 1-4 в Приложении) включает в свой состав следующие основные объекты: планетарий (см. Скриншот 5), стереокинотеатр IMAX (см. Скриншот 6), комплекс макетов космической орбитальной станции «Мир» (см. Скриншот 7.1-7.3), макет спускаемого аппарата транспортного космического корабля «Союз» (см. Скриншот 8.1-8.3), макет ракеты-носителя «Ariane 5» (см. Скриншот 9), стенд для экстремальной подготовки (см. Скриншот 10.1-10.2), симулятор «Лунный бегун» (см. Скриншот 11), познавательный комплекс «Наш дом Земля» (см. Скриншот 12.1-12.2); интерактивное оборудование: мультимедийная учебная лаборатория «Небесный часовой механизм» (см. Скриншот 13.1-13.2), пост дистанционной связи (см. Скриншот 14), мультимедийная учебная аудитория «От Земли в Космос» (см. Скриншот 15), симулятор «В космическом пространстве» (см. Скриншот 16), стенд «Наблюдение Земли» (см. Скриншот 17), студия прогноза погоды (см. Скриншот 18), лаборатория изучения Вселенной (см. Скриншот 19); парковое оборудование: макет «Планетарная Граница» (см. Скриншот 20), аллея (авеню) с образцами космической техники (см. Скриншот 21.1-21.2), улица «Солнечного света» (см. Скриншот 22), а также комплексы, предназначенные специально для детей: детская площадка-космодром (см. Скриншот 23), астрономический симулятор «Stellarium» (см. Скриншот 24), кабина управления для отряда астронавтов (см. Скриншот 25) и лабиринт «Галактика» (см. Скриншот 26).
Для потенциальных посетителей вышеуказанные объекты Молодежного космического городка Cite Espace представлены на детально проработанном (с использованием Flash-технологии) Web-сайте сервера Cite Espace: http://www.cite-espace.com/.
Молодежный космический городок Cite Espace-прототип предоставляет весьма широкие возможности по ознакомлению молодежи с достижениями Европейской космонавтики.
Основным недостатком данного космического городка является отсутствие возможности интерактивного функционирования (для познавательных целей и обучения) макетов реальных пилотируемых космических аппаратов (космическая долговременная орбитальная станция «Мир» и транспортный космический корабль «Союз»). Кроме этого, прототип обладает рядом других недостатков: во-первых, отсутствует русскоязычная версии Web-сайта на сервере Cite Espace, во-вторых, отсутствует интеграция многочисленных объектов космического городка в единый программно-технический комплекс, обеспечивающий их совместное функционирование, в-третьих, отсутствует возможность ознакомления с работой такого важного компонента пилотируемой космонавтики, как центр управления полетами. Помимо этого, объекты молодежного космического городка не предусматривают возможность их использования по двойному назначению, то есть не только для развлекательных и познавательно-образовательных целей, но и для профессиональной подготовки специалистов (студенты колледжей и высших учебных заведений, молодые специалисты аэрокосмической отрасли, космонавты) и, в частности, не обеспечивается возможность наблюдения за реальными тренировками космонавтов на действующих тренажерах.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей космического центра (космоцентра).
Поставленная цель достигается тем, что в космоцентр, состоящий из комплекса макетов космической долговременной орбитальной станции «Мир», включающего макет базового блока станции «Мир» и макеты орбитальных модулей «Квант», «Квант-2» и «Кристалл», макета спускаемого аппарата транспортного космического корабля «Союз», мультимедийной учебной аудитории, мультимедийной учебной лаборатории и сервера Web-сайта космоцентра, введены информационная зона, конференц-зал, научная лаборатория, специализированный тренажер транспортного космического корабля «Союз-ТМА» на базе технологий виртуальной реальности, центр управления полетами космоцентра, система обработки и хранения фотовидеоинформации, учебно-методический комплекс, пост контроля руководителя космоцентра и интегрирующий программно-технический комплекс, включающий высокоскоростной канал обмена информацией, сервер, консоль оператора, сеть передачи данных, сеть видеонаблюдения и аудиопрослушивания, сеть захвата и трансляции изображений на экранах мониторов и сеть цифровой телефонной связи; высокоскоростной канал обмена информацией соединен с входом сети видеонаблюдения и аудиопрослушивания; к первому входу-выходу сервера подключен первый вход-выход сети передачи данных, ко второму входу-выходу - первый вход-выход сети видеонаблюдения и аудиопрослушивания, к третьему входу-выходу - первый вход-выход сети захвата и трансляции изображений на экранах мониторов, к четвертому входу-выходу - первый вход-выход сети цифровой телефонной связи, к пятому входу-выходу - вход-выход консоли операторов; ко второму входу-выходу сети передачи данных подключен вход сервера Web-сайта космоцентра, к третьему входу-выходу - вход информационной зоны, к четвертому входу-выходу - первый вход-выход комплекса макетов космической долговременной орбитальной станции «Мир», к пятому входу-выходу - первый вход-выход конференц-зала, к шестому входу-выходу - первый вход-выход мультимедийной учебной аудитории, к седьмому входу-выходу - первый вход-выход мультимедийной учебной лаборатории, к восьмому входу-выходу - первый вход-выход научной лаборатории, к девятому входу-выходу - первый вход-выход специализированного тренажера транспортного космического корабля «Союз-ТМА» на базе технологий виртуальной реальности, к десятому входу-выходу - первый вход-выход центра управления полетами космоцентра, к одиннадцатому входу-выходу - первый вход-выход системы обработки и хранения фотовидеоинформации, к двенадцатому входу-выходу - первый вход-выход учебно-методического комплекса, к тринадцатому входу-выходу - первый вход-выход поста контроля руководителя космоцентра; ко второму входу-выходу сети видеонаблюдения и аудиопрослушивания подключен второй вход-выход комплекса макетов космической долговременной орбитальной станции «Мир», к третьему входу-выходу - второй вход-выход конференц-зала, к четвертому входу-выходу - второй вход-выход мультимедийной учебной аудитории, к пятому входу-выходу - второй вход-выход мультимедийной учебной лаборатории, к шестому входу-выходу - второй вход-выход научной лаборатории, к седьмому входу-выходу - второй вход-выход специализированного тренажера транспортного космического корабля «Союз-ТМА» на базе технологий виртуальной реальности, к восьмому входу-выходу - второй вход-выход центра управления полетами космоцентра, к девятому входу-выходу - второй вход-выход учебно-методического комплекса, к десятому входу-выходу - второй вход-выход поста контроля руководителя космоцентра; ко второму входу-выходу сети захвата и трансляции изображений на экранах мониторов подключен третий вход-выход комплекса макетов космической долговременной орбитальной станции «Мир», к третьему входу-выходу - третий вход-выход конференц-зала, к четвертому входу-выходу - третий вход-выход мультимедийной учебной аудитории, к пятому входу-выходу - третий вход-выход мультимедийной учебной лаборатории, к шестому входу-выходу - третий вход-выход научной лаборатории, к седьмому входу-выходу - третий вход-выход специализированного тренажера транспортного космического корабля «Союз-ТМА» на базе технологий виртуальной реальности, к восьмому входу-выходу - третий вход-выход центра управления полетами космоцентра, к девятому входу-выходу - третий вход-выход учебно-методического комплекса, к десятому входу-выходу - третий вход-выход поста контроля руководителя космоцентра; ко второму входу-выходу сети цифровой телефонной связи подключен четвертый вход-выход комплекса макетов космической долговременной орбитальной станции «Мир», к третьему входу-выходу - четвертый вход-выход конференц-зала, к четвертому входу-выходу - четвертый вход-выход мультимедийной учебной аудитории, к пятому входу-выходу - четвертый вход-выход мультимедийной учебной лаборатории, к шестому входу-выходу - четвертый вход-выход научной лаборатории, к седьмому входу-выходу - четвертый вход-выход специализированного тренажера транспортного космического корабля «Союз-ТМА» на базе технологий виртуальной реальности, к восьмому входу-выходу - четвертый вход-выход центра управления полетами космоцентра, к девятому входу-выходу - второй вход-выход системы обработки и хранения фотовидеоинформации, к десятому входу-выходу - четвертый вход-выход учебно-методического комплекса, к одиннадцатому входу-выходу - четвертый вход-выход поста контроля руководителя космоцентра; макет спускаемого аппарата транспортного космического корабля «Союз» механически соединен со стыковочным узлом макета базового блока станции «Мир».
Кроме этого, сеть передачи данных, сеть видеонаблюдения и акустического прослушивания, сеть захвата динамических изображений на экранах мониторов и сеть цифровой телефонной связи выполнены на базе высокоскоростных сетевых коммутаторов локальной вычислительной сети с интерфейсом «Ethernet» и кабелей связи типа «витая пара категории 6».
Сущность изобретения состоит в том, что в предлагаемом космоцентре реализовано совместное функционирование многочисленных объектов, обеспечивающее: ознакомление посетителей с историей и достижениями отечественной космонавтики, с интерьером и составом бортовых систем космической станции «Мир» и спускаемого аппарата корабля «Союз», удобство дискуссионных обсуждений интересующих вопросов, теоретическую подготовку с использованием современных информационно-телекоммуникационных образовательных технологий, закрепление теоретических знаний в процессе самоподготовки, проведение научных экспериментов с использованием специального научного оборудования и технологий виртуальной реальности, приобретение устойчивых сенсорно-моторных навыков по управлению современным Российским пилотируемым космическим кораблем «Союз-ТМА», ознакомление с основными методами и технологией работы в Центре управления полетами (ЦУП) Федерального Космического Агентства, а также видеонаблюдение и аудиопрослушивание процессов реальных тренировок членов отряда космонавтов на действующих специализированных и комплексных тренажерах стендово-тренажерной базы ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина».
Сущность изобретения поясняется чертржом, на котором представлена функционально-структурная схема молодежного образовательно-познавательного космоцентра.
На чертеже представлены: интегрирующий программно-технический комплекс 1, действующие специализированные и комплексные тренажеры ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина» 2, высокоскоростной канал обмена информацией 3, сервер 4, консоль оператора 5, сеть передачи данных 6, сеть видеонаблюдения и аудиопрослушивания 7, сеть захвата и трансляции изображений на экранах мониторов 8, сеть цифровой телефонной связи 9, сервер Web-сайта космоцентра 10, информационная зона 11, комплекс макетов космической долговременной орбитальной станции «Мир» 12, конференц-зал 13, мультимедийная учебная аудитория 14, мультимедийная учебная лаборатория 15, научная лаборатория 16, специализированный тренажер транспортного космического корабля «Союз-ТМА» на базе технологий виртуальной реальности 17, центр управления полетами космоцентра 18, система обработки и хранения фотовидеоинформации 19, учебно-методический комплекс 20, пост контроля руководителя космоцентра 21 и макет спускаемого аппарата транспортного космического корабля «Союз» 22.
Аудиовидеоинформация о процессах реальных тренировок членов отряда космонавтов на действующих специализированных и комплексных тренажерах ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина» 2 поступает на высокоскоростной канал обмена информацией 3, выход которого соединен с входом сети видеонаблюдения и аудиопрослушивания 7.
К первому входу-выходу сервера 4 подключен первый вход-выход сети передачи данных 6, ко второму входу-выходу - первый вход-выход сети видеонаблюдения и аудиопрослушивания 7, к третьему входу-выходу - первый вход-выход сети захвата и трансляции изображений на экранах мониторов 8, к четвертому входу-выходу - первый вход-выход сети цифровой телефонной связи 9, к пятому входу-выходу - вход-выход консоли операторов.
Ко второму входу-выходу сети передачи данных 6 подключен вход сервера Web-сайта космоцентра 10, к третьему входу-выходу - вход информационной зоны 11, к четвертому входу-выходу - первый вход-выход комплекса макетов космической долговременной орбитальной станции «Мир» 12, к пятому входу-выходу - первый вход-выход конференц-зала 13, к шестому входу-выходу - первый вход-выход мультимедийной учебной аудитории 14, к седьмому входу-выходу - первый вход-выход мультимедийной учебной лаборатории 15, к восьмому входу-выходу - первый вход-выход научной лаборатории 16, к девятому входу-выходу - первый вход-выход специализированного тренажера транспортного космического корабля «Союз-ТМА» на базе технологий виртуальной реальности 17, к десятому входу-выходу - первый вход-выход центра управления полетами космоцентра 18, к одиннадцатому входу-выходу - первый вход-выход системы обработки и хранения фотовидеоинформации 19, к двенадцатому входу-выходу - первый вход-выход учебно-методического комплекса 20, к тринадцатому входу-выходу - первый вход-выход поста контроля руководителя космоцентра 21.
Ко второму входу-выходу сети видеонаблюдения и аудиопрослушивания 7 подключен второй вход-выход комплекса макетов космической долговременной орбитальной станции «Мир» 12, к третьему входу-выходу - второй вход-выход конференц-зала 13, к четвертому входу-выходу - второй вход-выход мультимедийной учебной аудитории 14, к пятому входу-выходу - второй вход-выход мультимедийной учебной лаборатории 15, к шестому входу-выходу - второй вход-выход научной лаборатории 16, к седьмому входу-выходу - второй вход-выход специализированного тренажера транспортного космического корабля «Союз-ТМА» на базе технологий виртуальной реальности 17, к восьмому входу-выходу - второй вход-выход центра управления полетами космоцентра 18, к девятому входу-выходу - второй вход-выход учебно-методического комплекса 20, к десятому входу-выходу - второй вход-выход поста контроля руководителя космоцентра 21.
Ко второму входу-выходу сети захвата и трансляции изображений на экранах мониторов 8 подключен третий вход-выход комплекса макетов космической долговременной орбитальной станции «Мир» 12, к третьему входу-выходу - третий вход-выход конференц-зала 13, к четвертому входу-выходу - третий вход-выход мультимедийной учебной аудитории 14, к пятому входу-выходу - третий вход-выход мультимедийной учебной лаборатории 15, к шестому входу-выходу - третий вход-выход научной лаборатории 16, к седьмому входу-выходу - третий вход-выход специализированного тренажера транспортного космического корабля «Союз-ТМА» на базе технологий виртуальной реальности 17, к восьмому входу-выходу - третий вход-выход центра управления полетами космоцентра 18, к девятому входу-выходу - третий вход-выход учебно-методического комплекса 20, к десятому входу-выходу - третий вход-выход поста контроля руководителя космоцентра 21.
Ко второму входу-выходу сети цифровой телефонной связи 9 подключен четвертый вход-выход комплекса макетов космической долговременной орбитальной станции «Мир» 12, к третьему входу-выходу - четвертый вход-выход конференц-зала 13, к четвертому входу-выходу - четвертый вход-выход мультимедийной учебной аудитории 14, к пятому входу-выходу - четвертый вход-выход мультимедийной учебной лаборатории 15, к шестому входу-выходу - четвертый вход-выход научной лаборатории 16, к седьмому входу-выходу - четвертый вход-выход специализированного тренажера транспортного космического корабля «Союз-ТМА» на базе технологий виртуальной реальности 17, к восьмому входу-выходу - четвертый вход-выход центра управления полетами космоцентра 18, к девятому входу-выходу - второй вход-выход системы обработки и хранения фотовидеоинформации 19, к десятому входу-выходу - четвертый вход-выход учебно-методического комплекса 20, к одиннадцатому входу-выходу - четвертый вход-выход поста контроля руководителя космоцентра 21.
Макет спускаемого аппарата транспортного космического корабля «Союз» 22 соединен со стыковочным узлом макета базового блока станции «Мир» 12.
При функционировании космоцентра (на 1 этапе эксплуатации) в качестве действующих специализированных и комплексных тренажеров 2 используются следующие объекты стендово-тренажерной базы ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А.Гагарина»: специализированный тренажер Европейского робототехнического манипулятора «ERA» «Дон-ERA» (см. Web-страницу: http://www.gctc.ru/main.php?id=142) и комплексный тренажер транспортного пилотируемого космического корабля «Союз-ТМА» «ТДК-7СТ4» (см. Web-страницу: http://www.gctc.ru/main.php?id=146). На 2 этапе эксплуатации космоцентра предполагается наращивание используемых объектов стендово-тренажерной базы (см. Полный состав специализированных и комплексных тренажеров ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А.Гагарина» на сайте ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А.Гагарина»: http://www.gctc.ru/).
Сервер 4 интегрирующего программно-технического комплекса 1 представляет собой высокопроизводительный компьютер в промышленном исполнении (в корпусе, предназначенном для установки в стойку с форм-фактором 19-дюймов). Основное назначение сервера 4 - хранение и передача (по сети передачи данных 6) на объекты космоцентра учебно-методических материалов, созданных специалистами учебно-методического комплекса 20. Кроме этого, в сервер 4 на долговременное хранение из объектов космоцентра поступает информация по результатам учебного процесса, например оценки обучаемых в мультимедийной учебной аудитории 14 после их автоматизированного тестирования по пройденному курсу обучения. Помимо этого, сервер 4 предназначен для получения (по сети видеонаблюдения и аудиопрослушивания 7) и записи аудиовидеоинформации от цифровых сетевых телекамер со встроенными микрофонами, которые установлены в объектах космоцентра, а также передачи этой информации по запросам заинтересованных пользователей, например, руководителю космоцентра. С помощью сервера 4 также осуществляется захват (по сети захвата и трансляции изображений на экранах мониторов 8) и запись изображений, причем эта запись может быть тоже передана заинтересованным пользователям. Кроме того, с использованием сервера 4 выполняется коммутация, трансляция и запись (с возможностью последующего воспроизведения заинтересованными пользователями) речевых переговоров, циркулирующих по сети цифровой телефонной связи 9, а также информационный обмен между всеми четырьмя сетями 6-9.
В качестве высокоскоростного канала обмена информацией 3 используется волоконно-оптическая линия связи с соответствующими адаптерами «оптика - интерфейс «Ethernet», по которой через сеть видеонаблюдения и аудиопрослушивания 7 на объекты космоцентра может быть передана интересующая аудиовидеоинформация о ходе тренировок на действующих специализированных и комплексных тренажерах 2.
Консоль оператора 5 предназначена для управления сервером 4 и представляет собой комплект, состоящий из компьютерного LCD-монитора, клавиатуры и манипулятора «Мышь».
Сеть передачи данных 6, сеть видеонаблюдения и аудиопрослушивания 7, сеть захвата и трансляции изображений на экранах мониторов 8 и сеть цифровой телефонной связи 9 интегрирующего программно-технического комплекса 1 реализованы на базе высокоскоростных сетевых коммутаторов локальной вычислительной сети с интерфейсом «Ethernet» и кабелей связи типа «витая пара категории 6».
Сервер Web-сайта космоцентра 10 (http://cosmocentr.ru/ - запущен в тестовом режиме 16.02.2012 05:01) позволяет потенциальным посетителям на русском и английском языках дистанционно ознакомится с назначением и функциональными возможностями составных частей молодежного образовательно-познавательного космоцентра.
В составе информационной зоны 11 используются настенные плакаты, баннеры, выставочные стенды с экспонатами, натурные экспонаты моделей пилотируемых космических аппаратов и ракет-носителей, выполненных в определенном масштабе, мультимедийная система воспроизведения видео- и фотоматериалов, состоящая из BD-плееров и больших LCD-панелей, а также интерактивный информационный киоск (подключен к сети передачи данных 6), в которых отражают следующее тематическое содержание:
- начало космической эры;
- человек в космосе (этапы развития пилотируемой космонавтики);
- Российская система подготовки космонавтов;
- международное сотрудничество в космосе;
- космос на службе человека;
- будущее космических трасс и т.д.
Комплекс макетов космической долговременной орбитальной станции «Мир» 12 включает: базовый блок станции «Мир», орбитальные модули «Квант», «Квант-2» и «Кристалл». В состав комплекса макетов космической долговременной орбитальной станции «Мир» 12 входят: интегрированный пульт контроля и управления, позволяющий инструктору тренажера управлять функционированием всех 4-х макетов (базовый блок станции «Мир», орбитальные модули «Квант», «Квант-2» и «Кристалл»), рабочие станции (подключены к сети передачи данных 6, сети видеонаблюдения и аудиопрослушивания 7 и сети захвата и трансляции изображений на экранах мониторов 8), сопряженные с функционирующим информационно-управляющим полем в каждом из 4-х макетов и которые предоставляют возможность посетителям «погружения» в космическую среду, ощущаемую на орбите Земли космонавтами 20 века.
Конференц-зал 13, предназначенный для проведения дискуссионных обсуждений 15-ти участников за столом овальной формы, оборудован конференц-связью с акустической системой, причем для наглядной видеоиллюстрации выступлений используются рабочая станция (подключена к сети передачи данных 6, сети видеонаблюдения и аудиопрослушивания 7 и сети захвата и трансляции изображений на экранах мониторов 8) и видеопроекторы с экранами.
Мультимедийная учебная аудитория 14, рассчитанная на 20 обучаемых, предназначена для проведения разнообразных учебных занятий (презентации, уроки, лекции, семинары, коллоквиумы и т.д.). Мультимедийная учебная аудитория 14 оборудована интерактивной цифровой трибуной руководителя занятий, видеопроекторами с экранами и акустической системой, причем на каждом рабочем месте обучаемого в аудитории размещен мини-ноутбук. Данные мини-ноутбуки (подключены к сети передачи данных 6) и рабочая станция (подключена к сети передачи данных 6, сети видеонаблюдения и аудиопрослушивания 7 и сети захвата и трансляции изображений на экранах мониторов 8), встроенная в интерактивную цифровую трибуну, имеют возможность взаимодействовать по сети передачи данных 6, что позволяет руководителю в ходе (например, в начале, в середине и т.д.) учебного занятия проводить автоматизированное тестирование (проверку полученных знаний) обучаемых, в том числе автоматизированную сдачу зачетов и экзаменов по пройденным курсам обучения. В ходе занятия руководитель, используя интерактивную цифровую трибуну, предъявляет обучаемым учебный материал во всем необходимом многообразии: текст, речевая информация, 2D-графика, видео с аудиосопровождением, вовлекая обучаемых в, так называемый, интерактивный учебный процесс, заключающийся в активном взаимодействии обучаемых с изучаемой предметной областью путем ритмичного чередования (по заранее подготовленному сценарию) выдачи модулей (порций) учебной информации и организации оперативных опросов, голосований или проведения автоматизированного тестирования.
Мультимедийная учебная лаборатория 15, рассчитанная на 12 обучаемых, предназначена для проведения разнообразных учебных занятий (лабораторный работы, практикумы, тренинга и т.д.), оборудована рабочей станцией руководителя (подключена к сети передачи данных 6, сети видеонаблюдения и аудиопрослушивания 7 и сети захвата и трансляции изображений на экранах мониторов 8), видеопроекторами с экранами и акустической системой, причем на каждом рабочем месте обучаемого в лаборатории размещен высокопроизводительный ноутбук (подключен к сети передачи данных 6). Руководитель доводит до обучаемых план учебного занятия, демонстрируя на экранах проекторов и с помощью акустической системы сущность и особенности запланированного конкретного учебного задания. Далее, используя ноутбук, обучаемые имеют возможность самостоятельно выполнить конкретное учебное задание. По аналогии с мультимедийной учебной аудиторией 14, ноутбуки и рабочая станция мультимедийной учебной лаборатории 15 имеют возможность взаимодействовать по сети передачи данных 6, что позволяет руководителю как в ходе, так и по завершении учебного занятия проводить автоматизированное тестирование обучаемых, в том числе автоматизированную сдачу зачетов и экзаменов по отработанным учебным блокам.
Научная лаборатория 16, рассчитанная на 6 обучаемых, предназначена для проведения лабораторных работ научно-исследовательской направленности (научно-исследовательских экспериментов), оборудована рабочей станцией руководителя (подключена к сети передачи данных 6, сети видеонаблюдения и аудиопрослушивания 7 и сети захвата и трансляции изображений на экранах мониторов 8), видеопроектором с экраном и акустической системой, причем для обучаемого в лаборатории организованы автоматизированные рабочие места на базе ПЭВМ. Процесс использования научной лаборатории 16 аналогичен использованию мультимедийной учебной лаборатории 15.
Специализированный тренажер транспортного космического корабля «Союз-ТМА» на базе технологий виртуальной реальности 17, предназначенный для одновременного обучения трех экипажей, состоящих из трех членов экипажа (командир корабля, бортинженер и космонавт-исследователь), оборудован пультом контроля и управления с рабочим местом инструктора, рабочими станциями (подключены к сети передачи данных 6, сети видеонаблюдения и аудиопрослушивания 7 и сети захвата и трансляции изображений на экранах мониторов 8), видеопроекторами с экранами и акустической системой, причем на рабочих местах членов экипажа расположены мониторы рабочих станций, на экраны которые выводятся синтезированные изображения информационно-управляющих полей транспортного космического корабля «Союз-ТМА». Кроме этого, на рабочем месте командира корабля установлены ручка управления движением РУД, ручка управления ориентацией РУО и действующий макет визира космонавта ВСК - полностью идентичные штатному оборудованию современного Российского транспортного космического корабля «Союз-ТМА».
Центр управления полетами космоцентра 18, предназначенный для размещения инструктора-сменного руководителя полетов и 8 дежурных операторов, оборудован рабочими станциями (подключены к сети передачи данных 6, сети видеонаблюдения и аудиопрослушивания 7 и сети захвата и трансляции изображений на экранах мониторов 8), видеопроекторами с экранами и акустической системой, причем для инструктора-сменного руководителя полетов и дежурных операторов центра управления полетами космоцентра 18 организованы автоматизированные рабочие места на базе ПЭВМ.
Система обработки и хранения фотовидеоинформации 19 состоит из консоли оператора, серверов исходных фото- и видеоизображений, Web-серверов общего доступа к фото- и видеоизображениям (подключены к сети передачи данных 6), автоматизированных рабочих мест специалистов по обработке информации на базе высокопроизводительных рабочих станций.
Учебно-методический комплекс 20, предназначенный для размещения 4 специалистов, оборудован автоматизированными рабочими местами на базе ПЭВМ (подключены к сети передачи данных 6, сети видеонаблюдения и аудиопрослушивания 7 и сети захвата и трансляции изображений на экранах мониторов 8). Специалистами учебно-методического комплекса 20 для познавательно-образовательных мероприятий космоцентра формируются разнообразные учебно-методические материалы (сценарии занятий, учебные курсы, материалы лекций, методические пособия и указания для выполнения учебных упражнений и задач и т.д.), которые дифференцированы для различных категорий пользователей, начиная от младших школьников и заканчивая профессиональными космонавтами.
Пост контроля руководителя космоцентра 21 оборудован автоматизированным рабочим местом на базе ПЭВМ (подключена к сети передачи данных 6, сети видеонаблюдения и аудиопрослушивания 7 и сети захвата и трансляции изображений на экранах мониторов 8), большой LCD-панелью и акустической системой.
В макете спускаемого аппарата транспортного космического корабля «Союз» 22 воссоздано информационно-управляющее поле экипажа корабля «Союз», предоставляющее возможность посетителям «погружения» в космическую среду, ощущаемую космонавтами 20 века в спускаемом аппарате корабля «Союз».
Для обеспечения возможности видеонаблюдения за действиями посетителей и обучаемых и прослушивания акустической обстановки и переговоров, в отдельных объектах космоцентра (комплекс макетов космической долговременной орбитальной станции «Мир» 12, конференц-зал 13, мультимедийная учебная аудитория 14, мультимедийная учебная лаборатория 15, научная лаборатория 16, специализированный тренажер транспортного космического корабля «Союз-ТМА» на базе технологий виртуальной реальности 17 и центр управления полетами космоцентра 18) размещены по две цифровые сетевые телекамеры со встроенными микрофонами, которые подключены к сети видеонаблюдения и аудиопрослушивания 7 интегрирующего программно-технического комплекса 1.
Для обеспечения обучаемых (а также эксплуатационного персонала космоцентра при проведении работ по техническому обслуживанию) дуплексной телефонной связью, практически во всех объектах космоцентра (интегрирующий программно-технический комплекс 1, комплекс макетов космической долговременной орбитальной станции «Мир» 12, конференц-зал 13, мультимедийная учебная аудитория 14, мультимедийная учебная лаборатория 15, научная лаборатория 16, специализированный тренажер транспортного космического корабля «Союз-ТМА» на базе технологий виртуальной реальности 17, центр управления полетами космоцентра 18, система обработки и хранения фотовидеоинформации 19, учебно-методический комплекс 20, пост контроля руководителя космоцентра 21) размещены блоки цифровой связи с микротелефонной гарнитурой, которые подключены к сети цифровой телефонной связи 9 интегрирующего программно-технического комплекса 1.
Предлагаемый космоцентр используется следующим образом.
Потенциальные посетители космоцентра на сервере Web-сайта космоцентра 10 предварительно знакомятся с назначением и функциональными возможностями составных частей молодежного образовательно-познавательного космоцентра.
При посещении космоцентра посетители вначале попадают в информационную зону 11, экспонаты которой позволяют первоначально ознакомится с историей и достижениями отечественной космонавтики, а также с составом космоцентра, историей его создания и предприятиями-разработчиками.
Далее посетители разделяются на группы, одна из которых направляется к комплексу макетов космической долговременной орбитальной станции «Мир» 12 и макету спускаемого аппарата транспортного космического корабля «Союз» 22. После осмотра внешнего вида этих макетов космической техники, широко используемой в пилотируемой космонавтике 20 века, посетители имеют возможность войти вовнутрь макетов, изучить и даже ознакомиться с функционированием отдельного оборудования информационно-управляющего поля базового блока станции «Мир», орбитальных модулей «Квант», «Квант-2» и «Кристалл», а также осмотреть информационно-управляющее поле экипажа в макете спускаемого аппарата транспортного космического корабля «Союз» 22. При этом, осуществляя интерактивное взаимодействие с оборудованием информационно-управляющего поля, функционирование которого обеспечивается (имитируется) рабочими станциями макетов космической долговременной орбитальной станции «Мир» 12, посетители имеют возможность «ощутить себя на орбите Земли космонавтами 20 века».
Одновременно другие группы посетителей направляются в конференц-зал 13, мультимедийную учебную аудиторию 14, мультимедийную учебную лабораторию 15, научную лабораторию 16, специализированный тренажер транспортного космического корабля «Союз-ТМА» на базе технологий виртуальной реальности 17 и центр управления полетами космоцентра 18, в которых реализуются заблаговременно созданные специалистами учебно-методического комплекса 20 познавательно-образовательные мероприятия, соответствующие назначению и функциональным возможностям вышеперечисленных объектов космоцентра 13-18.
В ключевом объекте космоцентра - специализированном тренажере транспортного космического корабля «Союз-ТМА» на базе технологий виртуальной реальности 17 - обучаемые, осуществляя интерактивное взаимодействие с синтезированными изображениями информационно-управляющего поля, а также с действующим макетом ВСК и ручками РУД и РУО, функционирование которых обеспечивается (имитируется) рабочими станциями данного тренажера 17, имеют возможность «ощутить себя на орбите Земли космонавтами начала 21 века».
Важной особенностью предлагаемого космоцентра является наличие в составе интегрирующего программно-технического комплекса 1 четырех сетей: сеть передачи данных 6, сеть видеонаблюдения и аудиопрослушивания 7, сеть захвата и трансляции изображений на экранах мониторов 8 и сеть цифровой телефонной связи 9.
Сеть передачи данных 6 обеспечивает возможность передачи необходимой информации от сервера 4 (или от одного из объектов космоцентра) в другой объект, например передачу результатов тестирования обучаемых по следующей цепочке: рабочая станция интерактивной цифровой трибуны в мультимедийной учебной аудитории 14 - сеть передачи данных 6 - ПЭВМ автоматизированного рабочего места специалиста учебно-методического комплекса 20 (или, например, передачу фотографий космонавтов первого отряда по следующей цепочке: Web-сервер общего доступа к фотоизображениям системы обработки и хранения фотовидеоинформации 19 - сеть передачи данных 6 - рабочая станция конференц-зала 13 - экран видеопроектора конференц-зала 13). Сеть видеонаблюдения и аудиопрослушивания 7 позволяет осуществлять видеонаблюдение и прослушивание акустической обстановки, включая переговоры посетителей и обучаемых, на объектах космоцентра. Например, за действиями посетителей, находящихся в макетах космической долговременной орбитальной станции «Мир» 12, может быть осуществлено видеонаблюдение по следующей цепочке: цифровые сетевые телекамеры в макете - сеть видеонаблюдения и аудиопрослушивания 7 - LCD-панель в посту контроля руководителя космоцентра 21. Сеть захвата и трансляции изображений на экранах мониторов 8 позволяет выполнить захват изображения практически на любом из экранов мониторов большинства средств вычислительной техники (серверы, рабочие станции и ПЭВМ) космоцентра, например выполнить захват и трансляцию изображений по следующей цепочке: экран монитора ПЭВМ автоматизированного рабочего места в научной лаборатории 16 с изображением научно-исследовательского эксперимента - сеть захвата и трансляции изображений на экранах мониторов 8 - рабочая станция руководителя в мультимедийной учебной лаборатории 15 - экран видеопроектора в мультимедийной учебной лаборатории 15. Сеть цифровой телефонной связи 9 обеспечивает дуплексную телефонную связь между объектами космоцентра, в том числе имитацию связи «Борт-Земля» между объектами, «находящимися на орбите Земли» (макеты станции «Мир» 12 и тренажер корабля «Союз-ТМА» 17) и центром управления полетами космоцентра 18, например, по следующей цепочке: микротелефонная гарнитура блока цифровой связи командира корабля в специализированном тренажере транспортного космического корабля «Союз-ТМА» на базе технологий виртуальной реальности 17 - сеть цифровой телефонной связи 9 - микротелефонная гарнитура блока цифровой связи руководителя полетов центра управления полетами космоцентра 18.
К техническим результатам, полученным в результате расширения функциональных возможностей космоцентра, относится следующее:
- предоставление потенциальным посетителям возможности дистанционно, в том числе на русском языке, ознакомится с назначением, функциональными возможностями и особенностями основных составных частей молодежного образовательно-познавательного космоцентра на сервере Web-сайта космоцентра 10;
- обеспечение совместного функционирования многочисленных объектов космоцентра с помощью интегрирующего программно-технического комплекса 1;
- предоставление возможностей по первоначальному ознакомлению посетителей с историей и достижениями отечественной космонавтики, с составом космоцентра в информационной зоне 11;
- знакомство с интерьером и составом бортовых систем комплекса макетов космической долговременной орбитальной станции «Мир» 12 (базовый блок станции «Мир», орбитальные модули «Квант», «Квант-2» и «Кристалл») и спускаемого аппарата транспортного космического корабля «Союз» 22, а также возможность «погружения» посетителей в космическую среду, ощущаемую на орбите Земли космонавтами 20 века в процессе интерактивного взаимодействия с оборудованием информационно-управляющего поля макетов космической долговременной орбитальной станции «Мир» 12;
- непосредственное участие в дискуссионных обсуждениях по интересующим вопросам в конференц-зале 13;
- теоретическая подготовка (в том числе первоначальная общекосмическая подготовка, изучение областей применения космических технологий для нужд Земли и т.д.) с использованием современных информационно-телекоммуникационных образовательных технологий в мультимедийной учебной аудитории 14;
- закрепление теоретических знаний (в том числе в процессе самоподготовки) в мультимедийной учебной лаборатории 15;
- проведение научных экспериментов с использованием специального научного оборудования и технологий виртуальной реальности в научной лаборатории 16;
- обеспечение возможности приобретения обучаемыми, включая профессионалов (летчики-космонавты, бортинженеры, космонавты-исследователи, зарубежные астронавты и участники космического полета - космические туристы), устойчивых сенсорно-моторных навыков по управлению современным Российским пилотируемым космическим кораблем «Союз-ТМА» в процессе интерактивного взаимодействия с синтезированными изображениями информационно-управляющего поля, а также с визиром ВСК и ручками РУД и РУО в специализированном тренажере транспортного космического корабля «Союз-ТМА» 17, созданного на базе технологий виртуальной реальности;
- возможность ознакомления с основными методами и технологией работы руководителя полетов и операторов ЦУП Федерального Космического Агентства (г.Королев, Московская обл.) в центре управления полетами космоцентра 18;
- предоставление посетителям и обучаемым на объектах космоцентра возможности ознакомления с разнообразными фото- и видеоматериалами, сконцентрированными на Web-серверах общего доступа в системе обработки и хранения фотовидеоинформации 19, а также видеонаблюдение и аудиопрослушивание процессов реальных тренировок членов отряда космонавтов на действующих специализированных и комплексных тренажерах 2 стендово-тренажерной базы ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А.Гагарина»;
- всесторонняя учебно-методическая предварительная подготовка эффективных процессов ознакомления и учебы на объектах космоцентра в учебно-методическом комплексе 20;
- возможность контроля в реальном масштабе времени процессов посещения и обучения на объектах космоцентра с поста контроля руководителя космоцентра 21.
Промышленная применимость изобретения определяется тем, что предлагаемый космоцентр может быть изготовлен на базе известных комплектующих изделий и технологического оборудования.
Предлагаемое техническое решение в полном объеме практически реализовано в «Молодежном образовательном Космоцентре ЦПК», поставленному по комплекту документов ЦТКФ. 161454.072 в ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А.Гагарина», Звездный городок. Московская обл., а также частично (основные функционально законченные объекты) практически реализовано в Донском филиале Центра тренажеростроения, г.Новочеркасск, Ростовская обл. в составе Молодежного Космоцентра «АСТРОН» им. космонавта Г.С.Шонина (см. Web-страницу сайта ООО «Центр тренажеростроения и подготовки персонала»: http://spacesimulatorcenter.ru/ros6.html).
Таким образом, предлагаемый космоцентр является конверсионной разработкой двойного назначения, обеспечивающей решение следующего комплекса задач:
- ознакомление молодежи с историей и достижениями отечественной космонавтики, изучение областей применения космических технологий для нужд Земли с целью гармоничного сочетания обучения с патриотическим воспитанием (дополнительное школьное образование и профессиональная ориентация молодежи);
- первоначальная общекосмическая подготовка молодежи с использованием современных информационно-телекоммуникационных образовательных технологий;
- профессиональная подготовка студентов старших курсов и молодых специалистов к работе в организациях аэрокосмической отрасли (целевая профессиональная подготовка молодых специалистов);
- теоретическая и практическая профессиональная подготовка космонавтов (летчики-космонавты, бортинженеры, космонавты-исследователи, зарубежные астронавты и участники космического полета - космические туристы), включая профессиональную подготовку космонавтов по формированию устойчивых навыков управления современными Российскими космическими летательными аппаратами.
На основании вышеизложенного и по результатам проведенного патентно-информационного поиска считаем, что предлагаемый космоцентр отвечает критериям «Новизна», «Изобретательский уровень» и «Промышленная применимость» и может быть защищен патентом РФ на изобретение.