Файл: Шебшаевич В.С. Радиотехнические методы и средства контроля траекторий искусственных спутников Земли и космических ракет.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.04.2024
Просмотров: 32
Скачиваний: 0
- 13
шению ошибки пеленгования. Если же задана ошибка V , то те же условия обеспечивают
пеленгование источников с меньшей темпера
турой* |
|
|
|
|
|
|
При приеме |
теплового |
радиоизлучения |
||
плотность потока анергии |
S одной |
поляри |
|||
зации |
выражается через температуру |
Те ♦ |
|||
телесный угол |
, |
рабочую волну |
Л , по |
||
лосу |
приёмника |
A f |
и постоянную Больцма |
||
на К |
в виде: |
|
|
|
|
|
5 - |
- р |
|
|
(2) |
|
|
|
|
|
> |
вследствие чего плотность потока будет свя зана с указанными выше параметрами следую
щим соотношением: ___г
■ S —5,к-10 |
-го T J y / й Г Л , (ц |
||
v y p r д |
1-Й5-1 (з ) |
||
|
пр |
||
В олучае приёма |
монохроматического |
||
излучения плотность |
потока |
S определя |
|
ется излучённой мощностью. |
, к *н .д . |
антенной системы Gnpd , а также расстоянием
связи Ъ :
Рпрд ' ^ярв
4-я г*
-1% -
Следует отметить, что при приеме моно хроматического излучения целесообразно иметь столь узкую полосу, какая только до пустима по условиям стабильности частоты передатчика и гетеродина приёмника,а также по условиям допплеровского сдвига частоты. Наряду с этим желательно обеспечить большое время накопления сигнала г .
Подсчитаем, какая плотность энергии может быть зарегистрирована современным радиотелескопом с точным измерением коорди нат излучателя'.
'Один из крупнейших радиотелескопов в
: Джодрелл бэнк |
(Англия) |
имеет? диаметр пара |
|
болической антенны 2 |
= 76 м., |
Пусть |
|
такой телескоп пеленгует методом сравнения |
|||
с точностью до |
У = 1' |
радиосигнал |
на |
чабтоте 378 Мгц,*}посылавши передатчиком космической ракеты, удаляющейся со второй
космической скоростью |
^ = |
11,2 |
км /сек. |
|
Пусть далее.Т0 = 300°К, |
Н - |
Ю и г =4- сек. |
||
Допплеровское. смещение частоты при этих |
||||
условиях |
не превысит Fd = ~ = |
|
. |
|
Учитывая |
возможную нестабильность |
частоты |
||
бортового передатчика* возьмём полосу |
||||
й / = 75 |
кгц* |
|
|
|
* ) С м . [ 5 ] .
- 15 -
Тогда |
требуемая плотдость энергии |
|
составит; |
|
|
5Ь ■10 го-ЗМ *'10' \/7,5-10 -8 Ю |
~г4 г St”л |
|
|
= Zf’10 |
спЧ |
s = ~ |
/ j r - z s ’ - i o ’ |
|
Чтобы создать такую плотность при не направленном излучении потребуются следую щие мощности. Для пеленгования ракеты,на ходящейся в районе орбиты Луны, на удалении до 400,000 км будет нужна мощность;
л&прд
’При движении космической ракеты в районе
Венеры, при её наибольшем приближении к Земле (нижнее соединение), она окажется на
расстоянии около 39 млн,км. Для её пелен гования с той же точностью потребуется мощ
ность в = 9500 раз большая, то-есть
мощность Рв = 760 вт. При пеленговании ра кеты, находящейся'в районе Марса при его великом противостоянии, с удаления в 55 млн,
км, мощность должна быть увеличена до
Р„ = 80 |
15006т |
Очередное противостояние Марса состо ится 25 декабря I960 г . Расстояние до него будет в это время около 90 млн.км. Чтобы
- 1 6 -
пеленговать марсианскую ракету при очеред ном противостоянии потребуется мощность в (Щ г st 2,7 раза большая» чем при великом противостоянии, то-есть мощность около
4000 в т . |
Ширина диаграммы направленности пара болической антенны радиотелескопа равна
Л |
_ |
в = 3 5 2 0 ^ |
= |
3520-0,3 _37
76
Ири таком её значении обнаружение и сопро вождение может быть обеспечено при уклоне нии источника от оси в пределах до *10-15/ % Кроме того за счёт компенсации вращения Земли, учитывая малые угловые скорости пе ремещения источника, постоянную времени можно увеличить в несколько р а з . Поэтому, если принять ^ = Ю / и г = 30 сек, это даст выигрыш в w \F ¥ * 21 р аз. Подобный же выигрыш может дать применение параметри ческих усилителей. В этом случае для пелен
гования космической ракеты ,.посылающей сигна лы из района Венеры, потребуется всего • около 30 вт, для пеленгования сигналов,ис ходящих из района Марса при его великом противостоянии, нужно будет ~ 6.0 вт и для пеленгования сигналов из района Марса, где он будет в декабре I960 года, окажется не
I?
обходимой мощность бортового передатчика примерно 160 вт .
Следует отметить, что за счёт снижения коэффициента шума возможно получить допол нительный выигрыш в мощности.
С помощью радиотелескопа в Джодрелд банк, как об этом рассказывает проф.В.Доведл [ 4 / , велись наблюдения за полётом советской лунной ракеты. В день запуска, к вечеру 12 сентября IS59 г . из Москвы в Дзкодрелл банк по телеграфу были сообщены данные траектории ракеты, специально рас считанные для этого радиотелескопа. Точ ность прогноза была такова, что сигналы ра кеты были сразу же обнаружены. Данные траек
тории поступили и на следующий день, и в течение трёх последних часов полета лунная ракета пеленговалась радиотелескопом, а частота сигналов изучалась с целью конт роля за пшене кием скорости движения. Силь ные и ясные радиосигналы внезапно прекрати лись в 00 часов 02 минуты 23 секунды по мос
ковскому времени. В это время ось антенны телескопа была направлена на вполне опре делённый участок лунного диска. Всё это позволило проф.Ловеллу подтвердить правиль ность и точность траекториях наблюдений, выполнявшиеся ж публЕКовашихся в Советском
- 18 -
Союзе. Интересно отметить, что отмеченное U.Ловеллом время встречи с Луной отличает ся от данных советских наблюдений всего
на I секунду.
В процессе описанных выше наблюдений за лунной ракетой ее сигналы пеленговались до расстояний в 400 тыс.км.
Шеются образцы аппаратуры, обеспечи вающей Контроль за радиосигналами космичес ких ракет до расстояний свыше 80 мяк.км.
j По сообщениям швейцарского журнала / 5 /
разработана бортовая аппаратура космичес кой ракеты, которую предполагается при вы воде ее на орбиту вокруг Солнца, наблюдать вплоть до указанного расстояния. Передат чик работает на частоте 378 Мгц и .имеет мощность 150 вт, обеспечиваемые питанием от солнечных батарей. Такая аппаратура, очевидно, пригодна к для траекТорного кон троля марсианской ракеты.
В последние годы во многих странах создаются большие радиотелескопы, способ ные лелййговать и сопровождать ракеты.Так,
вГДР Построена антенна диаметром 36 м,
ВйталйШ - диаметром 32 м, в ФРГ - диамет ром 25 « •
-19 -
ВСША станция сопровождения р ак етр ас
положенная на Флориде, имеет антенну диамет
ром 18 м. Для радиоконтроля искусствен
ных спутников Земли в Миллетои Хилл уста новлена станция с антенном диаметром около
26 л . Шеютея проекты создания параболи ческих антенн © диаметром антенны, доходя щим до 180 м /1 7 ,1 8 /.
Станции для радиоконтроля траектория
ракет могут сочленяться со средствами оп тического контроля. Такое сочленение пре дусмотрено на станциях, установленных на ракетном полигоне в Кейн Канаверал (США).
Контрольные станции с параболичес
кими антеннами большого диаметра - весь
ма сложные сооружения. Поэтому в целях упрощения конструкции идут по пути заме ны одной параболической антенны серией малых антенн, расположенных на той же пло щади. Например, в Стайфордеком универси тете (США) сооружается антенная система,
состоящая из двух скрещивающихся |
рядов, |
|
в каждом из |
которых на длине И З |
м разме |
щено по 16 |
параболических антенн |
диамет |
ром по 3 метра. Разрешающая способность
такой антенной системы равна / .
|
- 20 ~ |
! |
Такая антенна |
эквивалентна |
вращающейся |
параболической |
антенне диаметром И З м. |
Все 32 антенне системы способны синхрон но менять углы установки.
Для амплитудного пеленгования ЙСЗ могут применяться секторные радиопелен гаторы^ работающие по минимуму и максиму му сигнала [ 2 ] ,
§ 3. ФАЗОВЫЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ
I , Радиопеленгаторы
Для контроля траектории искусственных
спутников Земли были специально' разработаны
фазовые радиопеленгаторше станции / 6 / . При
разработке американских спутников по -'про екту "Авангард" пришли к - заключению
о -невозможности применения радиолокацион
ных станций для целей ради©контреля*1так
как и з-за малой эффективной'поверхности ; 'отражения у небольших по размерам спутни ков потребовалось бы использовать нера
ционально большие.мощности наземных стан ций* На спутники- стали помещать маломощ
ные радиопередатчики, сигналы которых
могли бы пеленговаться наземными средст вами радиокоитро ля. Фазовые пеленгаторы были применены ввиду высокой точности фа-