Понятно, что различные задачи выполняются различными аппаратами, т. е. космические аппараты в основном специализированы. Достаточно узкая специализация космических аппаратов, как и технических систем любого назначения, является следствием нашего желания добиться как можно более высокой их эффективности в выполнении поставленной цели.
Это, в свою очередь, накладывает отпечаток на структуру КА, характеристики составляющих его систем и даже на траектории движения аппаратов в космическом пространстве. Различия наблюдаются и в тактике использования, как аппаратов в целом, так и их отдельных блоков или систем. Это предполагает наличие на каждом КА систем управляющих его работой и полетом.
Системы управления КА, разумеется, тоже достаточно специализированы, хотя общее в них также имеется. Эти системы обладают большей или меньшей степенью автономности, т. е. возможности решать проблемы самостоятельно, без вмешательства с Земли.
Автономность этих систем практически никогда не бывает полной, поэтому любой КА должен иметь развитую многоканальную систему обмена информацией с составными частями ракетно-космического комплекса находящимися на Земле. Причем передача информации предусматривается двухсторонняя. С Земли передаются необходимые команды управления, а обратно – информация об их исполнении.
Космический комплекс — совокупность функционально взаимосвязанных КА и наземных технических средств, предназначенных для самостоятельного решения задач в космосе и из космоса или для обеспечения таких задач в составе космической системы; включает ракету-носитель, КА, технический комплекс, стартовый комплекс, средства измерительного комплекса космодрома и наземный комплекс управления КА.
Космический корабль (КК) — пилотируемый космический аппарат. Отличительная особенность пилотируемых КК - наличие герметической кабины с системой жизнеобеспечения для космонавтов. КК для полёта по геоцентрическим орбитам называют кораблями-спутниками, а для полёта к др. небесным телам — межпланетными (экспедиционными) КК. Созданы и эксплуатируются транспортные КК многократного использования для доставки людей и грузов с Земли на низкую геоцентрическую орбиту и обратно, например, для связи с долговременной орбитальной станцией, обслуживания ИСЗ, проведения в космосе монтажных работ. Транспортировка людей и грузов с низкой геоцентрической орбиты на более высокую орбиту, вплоть до стационарной, и обратно предусматривается с помощью межорбитальных буксиров
Космический летательный аппарат — термин, используемый иногда вместо термина космический аппарат.
Для конкретизации предмета обсуждения выясним смысл термина «эксплуатация». Этот термин происходит от французского «exploitation», что значит использование, извлечение выгоды. Не затрагивая социальные стороны этого термина, возможно (как обычно это делается в технических энциклопедиях) трактовать данный термин как использование для каких либо целей природных богатств, зданий, средств транспорта, машин, приборов и т. п. применительно к технике, термин эксплуатация следует трактовать, как использование некоторого технического комплекса для достижения поставленной цели, т. е. некоторого положительного результата. Такая трактовка применима к любой технической системе. Особенностью ракетно-космических систем в этом плане будет только отличие в среде, где реализуется поставленная задача.
Задачи, выполняемые космическими аппаратами, реализуются в основном в космическом пространстве, а так же в атмосферах либо на поверхности различных космических объектов, а вернее небесных тел таких как: планеты, их спутники, кометы и т. п.
Космический тело – это объект, находящийся в космическом пространстве. К естественным космическим объектам (КО) относятся звёзды, планеты, астероиды, кометы и т. д.; к искусственным космическим объектам — космические аппараты, последние ступени ракет-носителей и их части. В международном космическом праве термин - «космический объект» используется только для обозначения объектов искусств, происхождения. Естественные КО в космическом праве называются небесными телами.
Для успешного использования летательных аппаратов необходимо большое количество агрегатов, машин, сооружений, систем, коммуникаций, обеспечивающих применение летательных аппаратов по назначению, контроль их технического состояния, управление полетом, техническое обслуживание, диагностику и устранение неисправностей.
Определенное количество летательных аппаратов, а также агрегаты, машины, сооружения, системы, коммуникации, создаваемые для их эксплуатации, образуют довольно сложный и дорогостоящий летательный комплекс (ЛК).
Совокупность ЛК, эксплуатируемых коллективами людей, составляет сложную, большую организационную систему. Поэтому совершенствование управления такой системой связано с работой крупного хорошо подготовленного коллектива специалистов и требует огромных материальных средств.
Развитие вычислительной техники, ее элементной базы и математического обеспечения, средств и систем сбора, передачи и обработки информации является одной из важных проблем в области естественных и технических наук. Решение этой проблемы обеспечивает внедрение эффективных систем управления.
Разработка и создание АСУ эксплуатацией ЛК — важная народнохозяйственная проблема. Для ее решения необходимо, в первую очередь, дальнейшее развитие теории эксплуатации ЛК, на базе которой с использованием общей теории систем и системного анализа могут быть формализованы эксплуатационные процессы, проведены моделирование и анализ основных свойств, а затем и синтез оптимальной системы эксплуатации ЛК.
Полученные таким путем результаты могут быть положены в основу специального математического обеспечения АСУ машинными алгоритмами подготовки программ эксплуатации ЛК, разработки вариантов управляющих воздействий или решений, обеспечивающих эффективное функционирование ЛК. В связи с созданием в последние десятилетия большого количества сложных систем наблюдается быстрое развитие теории их эксплуатации, в том числе и теории эксплуатации ЛК, о чем свидетельствует появление ряда работ, в которых раскрываются различные аспекты этой многогранной области знаний.
Далее рассматриваются вопросы теории управления эксплуатацией ЛК в основном применительно к беспилотным управляемым летательным аппаратам, однако значительная часть предлагаемых постановок задач и методов их решений носит общий характер и может быть использована при анализе и синтезе широкого класса сложных технических и организационных систем. При этом предполагается, что читатель знаком с основами теории вероятностей, математической статистики, с методами анализа сложных систем и их оптимизации в объеме курсов, читаемых в технических вузах.
Из широкого круга вопросов, разрабатываемых теорией эксплуатации Л К, излагаются только те, которые позволяют вести научно обоснованную разработку системы эксплуатации создаваемого летательного комплекса или совокупности таких ЛК. При этом задачи разработки технологии и обеспечения безопасности эксплуатационных процессов не изучаются: эти данные предполагаются известными при решении задач управления системой в целом. В связи с этим не нашли отражения некоторые традиционные методы, широко представленные в литературе, в частности построения сетевых моделей эксплуатационных процессов, календарного планирования работ и т. п.
Понятие «летательный аппарат» объединяет весьма широкий класс технических объектов, способных перемещаться над поверхностью Земли. Летательные аппараты могут:
быть легче воздуха (дирижабли, воздушные шары, аэростаты) или тяжелее его (вертолеты, самолеты, ракеты, космические аппараты);
иметь на борту двигатели различного типа или не иметь таковых (например, планеры);
быть управляемыми или неуправляемыми;
пилотируемыми или беспилотными;
двигаться в атмосфере Земли или в космическом пространстве;
иметь определенный тип траектории движения или свободно изменять в любой момент полета направление движения.
Признаки, по которым классифицируют ЛА, можно продолжить.
Ряд положений далее излагается применительно к практике эксплуатации беспилотных управляемых летательных аппаратов с реактивными двигателями, которые далее для краткости будем называть просто летательными аппаратами (ЛА).
Для подготовки и проведения пусков такого типа ЛА создается стартовая позиция с пусковым устройством (установкой) и комплектом необходимого оборудования. Далее стартовую позицию с комплектом оборудования и пусковым устройством (установкой), в котором помещен ЛА, будем называть пусковой установкой (ПУ). Несколько пусковых установок с ЛА в них, соединенных каналами связи и энергоснабжения с пунктом контроля (ПК) за техническим состоянием ЛА и управления пуском, образуют единичный летательный комплекс (ЕЛК).
Для обслуживания группы ЕЛК создают центр или базу с диагностической аппаратурой, ремонтными органами, складами. Совокупность нескольких ЕЛК с коммуникациями, каналами связи, системой энергоснабжения, помещениями для обучения персонала, обеспечивающего функционирование, образуют летательный комплекс (ЛК). Вся совокупность однотипных ЕЛК или ЛК, а также связывающие их коммуникации, ремонтные органы, базы, хранилища, центры подготовки персонала и другие элементы составляют систему летательных комплексов. Обычно в понятие ЛК не включают персонал, работающий на технике и осуществляющий руководство.
Приведенная выше структура, включающая ПУ, ЕЛК, ЛК, позволяет выделить некоторые эксплуатационные функции в системе ЛК. Так, ПУ является элементом, обеспечивающим применение ЛК по назначению. ЕЛК выполняются функции контроля за техническим состоянием ПУ. ЛК включает в себя элементы, позволяющие на базе контроля вести восстановительные работы и ремонт неисправных ПУ. Система ЛК содержит элементы, позволяющие выполнять все эксплуатационные функции в полном объеме.