Файл: Шаталов, В. А. Применение ЭВМ в системе управления космическим аппаратом.pdf

зионных камер, направленных на Землю). Для получения изобра­ жения облачного покрова Земли в ночное время на спутниках устанавливаются датчики, работающие в ИК-диапазоне.

Навигационные ИСЗ служат для обеспечения навигации кораблей и самолетов. Так, глобальная навигационная система с использованием ИСЗ позволит определить местоположение самолета и корабля в любых метеорологических условиях в любой точке земного шара. Погрешность определения коорди­ нат при использовании на самолете или корабле простейшего оборудования составляет ±900 м, а при обработке данных наблюдения за ИСЗ погрешность сокращается до ±180 м [8].

Координаты объекта, имеющего аппаратуру для связи с нави­ гационным ИСЗ, определяют измерением доплеровского сдвига частоты бортового передатчика ИСЗ во время прохождения его

взоне видимости объекта.

Всостав бортовой аппаратуры навигационных ИСЗ, кроме основных систем, входят передатчики, излучаюшие когерентные колебания, и бортовое запоминающее устройство.

Автоматические станции лунной программы

Автоматические станции лунной программы предназначены для изучения Луны и окололунного пространства.

Изучение Луны и окололунного пространства предусматри­ вает выполнение следующих исследований [4]:

—изучение гравитационного и магнитного полей Луны;

—изучение части лунной поверхности, недоступной для на­ блюдения с Земли;

—изучение деталей лунной поверхности;

—исследование излучения Луны в тех участках спектра, которые недоступны при наблюдении с Земли из-за поглощения земной атмосферой.

Возможны следующие баллистические траектории, на которых выполняются исследования Луны:

—пролет около Луны;

—облет Луны;

—жесткая посадка с частичным гашением скорости аппа­ рата у поверхности;

—мягкая посадка с гашением скорости до нуля у поверхно­ сти Луны;

—выход на селеноцентрическую орбиту;

—облет Луны с возвращением на Землю;

—посадка на Луну и возвращение на Землю.

Первые полеты советских автоматических станций к Луне начались в 1959 году, когда 2 января была запущена станция «Луна-1», которая прошла вблизи Луны на расстоянии 5000— 6000 км.

9

Создание в СССР многоцелевых межпланетных автоматиче­ ских станций «Зонд» позволило продолжить исследование около­ лунного пространства и обратной стороны Луны (запуск автома­ тической станции «Зонд-З» в сторону Луны осуществлен 18 июля

1965 года).

Качественно новый этап в исследовании Луны был достигнут запуском автоматической станции «Луна-9» в 1966 году, когда полет станции был завершен прилунением в районе Океана Бурь. Мягкая посадка на Луну позволила получить панорамное изображение лунного ландшафта с близкого расстояния и пер­ вые достоверные данные о рельефе и структуре лунного грунта, а также сведения о интенсивности жесткой радиации на поверх­ ности Луны.

Важным шагом в разработке автоматических станций является также создание станции «Луна-16», которая впервые позволила доставить на Землю образцы лунного грунта.

Триумфом советской науки и техники явился запуск автома­ тической станции «Луна-17» 10 ноября 1970 года, которая доста­ вила на поверхность Луны луноход, оснащенный комплексом научного оборудования.

В США исследования Луны при помощи автоматических КА начались запуском аппаратов «Пионер» (наиболее близко на рас­ стоянии 60 000 км от Луны прошел аппарат «Пионер-4»), Даль­ нейшие исследования Луны и окололунного пространства были, продолжены автоматическими космическими аппаратами «Рейн­ джер», «Сервейер» и «Лунар Орбитер».

Рассмотрим состав оборудования советских автоматических", станций «Луна-1» и «Луна-16».

На автоматической станции «Луна-1», кроме системы управ­ ления полетом на последней ступени космической ракеты, были установлены:

—прибор для измерения интенсивности космического излу­

чения;

—радиосистема для определения траектории полета;

—два радиопередатчика;

—контейнер с научной и радиотехнической аппаратурой;

—вспомогательные устройства.

Автоматическая станция «Луна-16» представляет собой слож­ ный космический аппарат с высокой степенью автоматизации. Станция выполнена из двух самостоятельных блоков — посадоч­ ной ступени с грунтозаборным устройством и космической ракеты «Луна — Земля» с возвращаемым аппаратом.

В состав посадочной ступени входили;

— двигательная установка, включающая Ж РД для коррек­ ции и торможения, два двигателя малой тяги, включаемые на заключительном этапе посадки;

—система управления угловым движением;

—приемо-передающая радиоаппаратура;

10

—программно-временное устройство;

—система терморегулирования;

—оборудование для измерения высоты и скорости при по­

садке;

—телефотометры, передающие информацию о месте, в кото­ ром забирается грунт;

—исследовательские приборы;

—грунтозаборное устройство, состоящее из бурового станка

ссистемой электрических приводов и бурового снаряда, штанги

иприводов, перемещающих его в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Космическая ракета «Луна — Земля» имеет в своем составе ЖРД, приборный отсек с прикрепленным к нему возвращаемым аппаратом и четыре штыревые антенны. В приборном отсеке уста­ новлены приборы систем управления, радиоприборы, бортовая электронная автоматика и аккумуляторные батареи.

Американский космический аппарат «Сервейер» («Наблюда­ тель») содержит следующие системы и оборудование:

—систему управления угловым движением, полетом и по­ садкой;

—систему дальней радиосвязи;

—три верньерных ЖРД;

—тормозной ракетный двигатель твердого топлива (РДТТ);

—источники электропитания;

—телевизионную камеру;

—систему дальней радиосвязи;

—устройства и приборы для проведения исследований.

В систему управления входят датчики Солнца, датчик звезды Канопус, инерциальный блок, радиовысотомер и доплеровские датчики скорости спуска, блок электронного управления полетом и три пары реактивных сопел, работающих на сжатом газе. На аппарате установлена одна обзорная телевизионная камера для панорамной съемки Луны после посадки КА.

Для проведения научных исследований и экспериментов на аппарате установлены:

—устройство для взятия проб лунного грунта;

—приборы для анализа содержащихся в грунте Луны хими­ ческих элементов;.

—сейсмометр;

—детекторы метеорных частиц;

—акустический датчик;

—приборы для оценки динамики посадки аппаратов на

Луну.

Межпланетные автоматические станции

Межпланетные автоматические станции (АМС) предназначе­ ны для полета к планетам солнечной системы и для изучения межпланетного космического пространства. В их задачу входит

11

исследование физико-химических условий на поверхностях пла­ нет и в межпланетном пространстве.

В зависимости от задач, решаемых АМС, также как и для станций лунной программы, возможны баллистические траекто­ рии на пролете, с облетом и на орбитах спутников исследуемых планет, а также жесткая и мягкая посадки на поверхность планет.

При создании межпланетных АМС возникают сложные науч­ но-технические проблемы ввиду того, что полет станций проис­ ходит в тяжелых условиях при большой длительности, что тре­ бует высокой автономности и надежности систем управления и функционирования. Так, в месте посадки советской автомати­ ческой станции «Венера-8» температура атмосферы составляла ~470°С, а давление ~ 90 кгс/см2. Продолжительность полетов АМС к Марсу и Венере составляет несколько месяцев, а к пла­ нетам Юпитеру, Сатурну, Плутону и Нептуну ~ 10 лет.

В СССР регулярные исследования планет и межпланетного пространства при помощи АМС начались с 1961 года, когда в феврале был осуществлен запуск АМС «Венера-1», которая прошла на расстоянии около 100 тыс. км от Венеры и вышла на орбиту спутника Солнца. Последующие исследования были продолжены автоматическими межпланетными станциями «Зонд» и «Марс».

Состав аппаратуры, устанавливаемой на АМС «Венера», можно оценить, рассмотрев устройство АМС «Венера-8», которая 22 июля 1972 года завершила мягкой посадкой на поверхность планеты Венеры свой четырехмесячный полет и передала на Зем­ лю уникальные научные данные. Впервые в истории исследования планеты Венера вход в атмосферу и посадка спускаемого аппа­ рата станции «Венера-8» были осуществлены на освещенную Солнцем сторону планеты.

Как и все предыдущие станции этого типа, АМС «Венера-8» выполнена в виде орбитального отсека и спускаемого аппара­ та [5]. Орбитальный аппарат снабжен системой управления, кор­ ректирующей двигательной установкой, датчиками системы астроориентации, остронаправленной параболической й мало­ направленной антеннами, панелями солнечных батарей. Спу­ скаемый аппарат состоит из двух отсеков: приборного и парашютного. В парашютном отсеке спускаемого аппарата помещены парашютная система, радиовысотомер, антенна борто­ вого радиокомплекса и датчики научных приборов.

В приборном отсеке спускаемого аппарата установлены радиотехническая и телеметрическая системы, источники элек­ тропитания и другие элементы системы терморегулирования, про­ граммно-временное устройство, аппаратура автоматики и блоки научных приборов, в том числе фотометр для определения осве­ щенности на поверхности Венеры. Для связи с Землей в спускае­

12