Что такое электроника? Принципы работы
радиоустройств, радиокомпоненты, принципиальные схемы, электрические
колебания и связь, цифровое ТВ, интегральные схемы и многое другое...
Дата обновления
08.06.2016
Посвящение в радиоэлектронику, массовая радио-библиотека
поддержка
проекта:
разместите на своей странице нашу кнопку!И мы
разместим на нашей странице Вашу кнопку или ссылку. Заявку прислать на
e-mail
Статистика
Оборудование космических аппаратов
Какое оно? Если попытаться охарактеризовать его одним словом, то
это слово наверняка будет: "электронное". Вообще, выход в космос
человечеству обеспечили два направления науки и
техники: ракетостроение и радиоэлектроника. Отними первое, и
окажется, что нечем вывести космический корабль на орбиту, отними
второе, и окажется, что незачем! Любой космический аппарат будет
мертв без электроники. Вспомним, что было на первом советском
искусственном спутнике Земли (ИСЗ), открывшем космическую эру 4
октября 1957 года. Всего лишь два радиопередатчика на частотах 20 и
40 МГц. Они излучали непрерывно периодические сигналы: "бип.. .бип..
.бип". Весь мир слушал, затаив дыхание, эти сигналы. Ну а какова
была практическая польза? Оказывается, огромная. Впервые
коротковолновый излучатель был поднят на высоту слоя F ионосферы.
Представилась уникальная возможность экспериментально изучить
процессы распространения и преломления радиоволн в ионосфере. На
первом спутнике не было систем ориентации, терморегулирования,
телеметрии (кстати, все эти системы тоже электронные), тем не менее
он жил, посылал радиосигналы и приносил полезную научную информацию.
Неотъемлемую часть радиоэлектронной аппаратуры каждого космического
летательного аппарата (КЛА), будь то ИСЗ или исследовательский
межпланетный корабль, составляют средства связи, управления,
навигации и ориентации. К средствам связи прежде всего относятся
телеметрическая и командная радиолинии. Они действуют обычно в
дециметровом диапазоне радиоволн, беспрепятственно проходящих сквозь
ионосферу Земли. По командной радиолинии с наземных станций
управляют работой аппарата. Команды передаются, как правило,
цифровым двоичным кодом с использованием фазовой манипуляции. Такой
вид связи наиболее помехоустойчив. На КЛА имеется приемник,
постоянно настроенный на волну командного передатчика,
установленного на Земле. Выходные сигналы приемника передаются в
блок управления КЛА.
Телеметрическая информация поступает с КЛА в наземные пункты
слежения и позволяет узнавать состояние аппарата: напряжение
бортовой сети, температуру внутри корпуса, а также отдельных деталей
и механизмов, выявлять неполадки в работе различных систем и т.д.
Датчиков в системе телеметрии много, а передатчик один, поэтому
телеметрическая информация преобразуется в цифровую и "уплотняется",
т.е. объединяется для передачи по одному каналу. Например, первый
байт (слово) цифровой передачи несет информацию об одном параметре,
второй-о другом, и т.д.
Но нет смысла заставлять работать телеметрический передатчик КЛА
постоянно. Это привело бы к большому расходу электроэнергии. Чаще
всего телеметрическую информацию записывают на цифровой бортовой
магнитофон (запоминающее устройство) и "сбрасывают" на Землю лишь по
команде из Центра управления полетом. Этот же магнитофон йожет
накапливать и другую информацию от различных датчиков ^магнитометров,
счетчиков частиц и микрометеоритов, спектрометров и др. Особо
возрастает роль радиоэлектронных устройств при выполнении точных и
ответственных операций в космосе, например, таких, как стыковка
космических кораблей на орбите. Взаимное расположение кораблей
определяют с помощью специальных бортовых радиолокаторов. ЭВМ
обрабатывает полученные данные и выдает управляющие сигналы для
систем коррекции орбиты.
Если космический корабль обитаемый, то на нем обязательно есть линия
телефонной связи с Землей, а на больших обитаемых орбитальных
станциях-еще и система космического телевидения. Эти системы
оснащаются, как правило, несколькими передатчиками и приемниками,
работающими в различных диапазонах волн. Для связи в любое
время с ИСЗ, находящимся на низкой орбите, необходима
коротковолновая линия связи.
Принцип работы дифференциального датчика
Солнца: 1 - светочувствительные платины: 2-область тени; 3-экран;
4-поток солнечных лучей; 5-Солнце
А для высококачественной связи без помех или для передачи
телевидения лучше всего подходят сантиметровые и дециметровые волны,
но работать эта линия будет только в пределах "радиовидимости" ИСЗ с
наземного пункта связи. По этой причине пункты космической связи в
нашей стране располагают по всей ее огромной территории. Их даже не
хватает, и часто используют корабли с соответствующей аппаратурой,
выходящие в Тихий, Атлантический и Индийский океаны.
Особые линии связи нужны спутникам, передающим на Землю научную,
метеорологическую или народнохозяйственную информацию. Она
накапливается бортовым магнитофоном и передается в центр обработки
по команде с Земли. Сколь выгодна передача этой информации по
радиоканалу, можно понять на простом примере. Если на ИСЗ установить
аэрофотокамеру с запасом пленки и снимать поверхность Земли, а затем
контейнер с пленкой "отстреливать" и спускать на Землю на парашюте,
то каждый снимок обойдется очень дорого. Если же передавать такую же
информацию по радиоканалу (как в телевидении, с разверткой
изображения), то каждый снимок будет значительно дешевле. И чем
дольше проработает спутник, тем дешевле станет и передаваемая им
информация. Не по "собственной" стоимости, конечно, а по затратам на
ее добывание и пересылку.
Ориентация KJ1A в пространстве осуществляется по сигналам датчиков
направления. Они могут ориентироваться либо на горизонт Земли или
планеты, вокруг которой обращается KJ1A (датчики горизонта), либо на
Солнце, либо на заранее выбранную звезду (датчики астроориентации).
Работа датчиков горизонта основана на приеме ИК излученияшланеты. Кажущаяся температура космического пространства
составляет всего около 4 К (четыре градуса по шкале Кельвина), а
температура диска Земли около 260 К. В фокусе ИК оптической системы,
направленной на горизонт, установлен ИК приемник, например
терморезистор. Его сопротивление изменяется при попадании в поле
зрения края диска планеты, и соответствующий сигнал подается на
механизмы поворота КЛА.
Оборудование системы ориентации
метеорологического спутника: 1- солнечная бленда И К датчика; 2-пане
ль с солнечными элементами; 3-ИК датчик горизонта; 4-датчик Солнца;
5-контактные кольца вала солнечных панелей; 6-инерциаль-ный диск;
7-солнечный датчик системы ориентации панелей; 8-вал солнечных
панелей
Датчик астроориентации также представляет собой типичное
оптоэлектронное устройство. Изображение светила проецируется
телескопической системой линз на мозаику из нескольких
фотоприемников. В зависимости от положения изображения на мозаике
вырабатывается сигнал на коррекцию положения КЛА. В других системах
используют один фотоприемник, механически сканирующий определенную
часть небосвода. Вырабатываемый сигнал ошибки заставляет систему
ориентации изменять положение КЛА так, чтобы изображение светила
попадало в центр поля сканирования.
Все задачи управления полетом решаются системой управления КЛА.
Здесь и ориентация, и стабилизация осей КЛА в пространстве, и
наведение, и маневрирование при встрече с другим космическим
кораблем или объектом, и включение систем и механизмов по заданной
программе, и многое-многое другое. Управляющее устройство должно
сравнивать сигналы датчиков, характеризующие те или иные параметры
полета, с эталонными, опорными сигналами и выдавать команды на
необходимую коррекцию. С этой задачей лучше всего может справиться
бортовая ЭВМ, выполненная на основе микропроцессора. Теперь она есть
на каждом КЛА.
