Про алгоритмы системы управления я точно не знаю, знаю только то, что в системе управления «Апполона» использовалась гироплатформа. Советские же гироплатформы просто не помещались в «Союз», плюс у «Апполона» чуть меньше чем в два раза, больше аэродинамическое качество, так что по сравнению с тогдашними Союзами, Апполоны садились точнее.
Еще есть очень хорошая книга И.И. Шунейко «Пилотируемые полеты на Луну, конструкция и характеристики Saturn V Apollo», там очень подробно расписано и про конструкцию, и про систему управления, и про траектории полета, использовавшиеся в американской лунной миссии.

Ограничения по точности посадки Союза зависят не столько от его конструкции и парашютного участка(хотя они безусловно влияют на точность), сколько от ограниченности системы управления спуском, которая основана на алгоритме попадающих траекторий и инерциальной навигации. Перед вводом парашюта отклонения от номинала при самом благоприятном раскладе составляют порядка 25% от максимально возможного рассеивания. Это можно решить с использованием алгоритма терминального наведения вместе с аппаратурой спутниковой навигации, что скорее всего, уже не будет реализовано на «Союзах», а парашютный снос достаточно неплохо учитывается с помощью прогноза ветра по высотам. Парашют, кстати, в принципе не совместим с точной посадкой (точность порядка 1 км), то же ПТК НП, вначале должен был этот пункт выполнять, даже районы на территории России уже нашли, однако после введения парашютного участка про километр пришлось забыть.
И перегрузки при управляемом спуске 4-5, даже 5.5 помню было.
А в целом, спасибо за статью!

Я думаю, ближайшие 4-6 лет будут определяющими для нашей космонавтики, так как до 2020 года заявлено достаточное количество межпланетных миссий(Спектр-РГ, Луна-Глоб, Луна-Ресурс, Лаплас и т.д.). Если реализовать хотя бы часть из этого, не говоря уже о всех программах, тогда уже можно будет говорить о существенном прогрессе отечественной космонавтики. Плюс сейчас активно строится пилотируемый корабль нового поколения, который планируется использовать, в том числе, и для полетов к Луне. Также не стоит забывать о создании ОРКК, надеюсь эта реформа принесет реальные плоды, а не просто увеличит число чиновников.
По ExoMars, так как я немного занимаюсь этим проектом в части спуска, могу сказать, что там две миссии, первая в 2016, а вторая в 2018. Это проект идет уже достаточно давно, и Россию привлекли в него уже на довольно позднем сроке, но тут тоже можно найти плюсы, так как проект был совместный ESA & NASA, он практически полностью повторяет(в плане баллистики) достаточно успешный Curiosity, и после включения России в этот проект вся документация по нему стала нам доступна, поэтому лучшего опыта посадки на Марс нам не найти.

Спасибо за интересный рассказ! Когда падал Фобос-Грунт, мне удалось поработать со специалистами НПОЛ, должен сказать отличные ребята и профессионалы своего дела. Очень рад, что Вам удалось договориться о посещении ЦУП-Л, я думаю, такие акции необходимо продолжить.
По поводу размеров ЦУПа, на самом деле, огромный зал с не менее огромным экраном при сегодняшнем развитии технологий становятся излишеством, я видел ЦУП по управлению целой группировкой геостационарных спутников, который находился в небольшой комнатенке и вся работа велась всего на нескольких компьютерах.
Не могли бы Вы детально рассказать о том, как договаривались с руководством НПОЛ о посещении, может я чем смогу помочь с посещением ЦУП-М.

Я бы не сказал, что обеспечение расчета точной скорости и высоты не составляет особых проблем, если бы это было так, тогда и американцы и китайцы садились бы в точку без особых ухищрений, но этого не происходит. Кроме очевидных вопросов по ориентации и стабилизации аппарата, есть еще вопросы обеспечения работы самого доплеровского измерителя (кроме направления его в нужную сторону). И еще, во времена СССР была задача только долететь до Луны и не разбиться, сейчас уже этим сложно кого-то удивить.

Очень достойный результат, учитывая, что у Китая не было опыта посадки на Луну. Тут основная проблема в том, что на Луне случаются значительные перепады высот, и для корректного включения системы мягкой посадки, система управления спуском должна постоянно иметь достаточно точные данные по высоте и скорости движения, а это, в условиях Луны достаточно нетривиальная задача. Если судить по промаху от расчетной точки и по тому, что корабль не разбился, можно сделать вывод, что в Китае с этой задачей блестяще справились. Надеюсь, через пару лет и мы справимся.

Сейчас много есть чисто теоретических исследований возможностей спасения космонавтов в ситуации, когда все отказало, но тут основная проблема во времени и в деньгах: например, время автономного существования корабля «Союз ТМА» около 5-ти суток, соответственно при аварии нужно очень оперативно запустить к нему спасательную экспедицию, а для этого надо постоянно держать в готовности ракету и корабль, а это очень финансово накладно. Вот и получается, что сейчас остается только надеяться на дублирование или триплирование систем корабля.

Если все по штатной схеме, то в основном улыбаются и машут, при некоторых нештатных ситуациях существует вариант с переходом в ручной управляемый спуск.

Тут имеется ввиду авария, когда тормозной двигатель уже выдал какой-то импульс и выключился, поэтому время существования такое небольшое.
Чисто теоретически может, если после расстыковки все системы, и основные и резервные отключились, тогда на такой высоте корабль может существовать значительное время.

А можно поконкретней, в каком виде Вам нужны параметры орбиты (вектора состояния, кеплеровы элементы), и на каких этапах?
Да раньше шло за двое суток, сейчас это резервная схема.

Первое — это безопасность, должно быть время ввести резервную парашютную систему.
Ну а второе Вы абсолютно верно сказали, чем выше открываем парашют, тем больше рассеивание.

Применялся практически такой же способ американцами, но там фактически не было выхода на орбиту Земли после первого погружения, был только отскок от атмосферы на высоту порядка 70 км, с последующим спуском в океан.
Для посадки на территории России сложнее схема, чем у американцев, так как нам необходимо обеспечивать большую дальность атмосферного участка, а это увеличивает рассеивание. В принципе, рассчитать можно все что угодно, но для реальных задач нужен конкретный аппарат с системой управления, которая будет способна погасить отклонения от номинальной траектории после первого погружения в атмосферу, а пока такого аппарата у нас нет.

Спасибо за развернутый вопрос. Судя по количеству вопросов, надо было статью побольше сделать, но я постараюсь исправиться в комментариях (и в следующей статье).
Как Вы верно заметили, аппарат осесимметричный, и переворот по крену в таком виде ничего не даст, но для решения этой проблемы на спускаемый аппарат вешается балансировочный груз массой порядка 300 кг. За счет этого центр масс смещается от оси симметрии, возникает подъемная сила, и схема сил действующих на КА становится такая как на рисунке:
В таком случае движение аппарата в атмосфере происходит с некоторым практически постоянным углом атаки (угол между осью симметрии и вектором скорости), называемым балансировочным углом атаки. Теперь мы, изменяя угол крена, можем изменить направление подъемной силы и, таким образом, можем компенсировать отклонения от номинальной траектории.
Теперь про газодинамическую систему: система управления спуском контролирует изменение кажущейся скорости от времени, и в зависимости от того или иного знака разности номинального значения и реального, меняет угол крена в ту или иную сторону. Система работает на концентрированной перекиси водорода.
Про парашют: из-за большой скорости приземления в спускаемом аппарате стоит целая парашютная система: сначала отстреливается крышка парашютной системы (надо еще следить чтобы она внизу никого не убила), затем вводится вытяжной парашют, который вытягивает за собой тормозной парашют, затем через некоторое время тормозной парашют отстреливаться и вводится основной парашют, так что тут не идет разговор о конкретном месте крепления парашюта.

1. Да, команду дает систем управления аппарата. Она вообще не определяет предполагаемые координаты места посадки, там управление строится по рассчитанной с Земли информации.
3. В основном возможности системы управления спуском компенсировать отклонения от номинальной траектории.
4. В круг рассеивания (который на рисунке в статье) при штатном спуске попадает всегда.
5. При баллистическом спуске недолет порядка 150-200км, но там всегда дежурят специалисты ПСС, поэтому космонавтов эвакуируют достаточно быстро.

Про исследования — это Вы зря по названию взялись судить обо всем ЦУПе, тем более, как Вы сами сказали он входит в Центральный Научно Исследовательский Институт машиностроения. А по всему остальному, я по большей части согласен, единственное что с нынешними реформами космической отрасли скорее всего все исследовательские функции лягут на ОРКК.

По штатной программе спуск рассчитывается группой спуска, в которую я имею честь входить.
Кроме кроме этого, у экипажа должны быть данные на каждый день, в случае какой-нибудь очень серьезной поломки, эту информацию готовит дежурная смена.

На том этапе спуска, откуда Вы взяли цитату, заранее просчитывается только критичные точки остановки двигателя, в зависимости от которых есть возможность просуществовать на орбите от одного витка до одних суток.
В других ситуациях существует порядка десятка расчетных нештатных ситуаций, которые заранее просчитываются с возможностью оперативного уточнения по ходу дела.

Интересное предложение! Вопрос популяризации тут скорее политический, на эту тему, как мне кажется, можно бесконечно дискутировать, но то что в НАСА к вопросам освещения своей работы относятся намного серьезней это факт и в этих вопросах нам надо с них брать пример.

На 10км уже парашют раскрывается, там плазмы нет, а верхняя высота приблизительно такая.

По времени порядка 3 — 4 минуты.