Автоматические космические аппараты - [2]

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКИХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

С целью более подробного, всестороннего изучения космических объектов во всем спектре электромагнитного излучения и глобального изучения Земли в космическое пространство за пределы земной атмосферы выводятся искусственные космические объекты. Это искусственные спутники Земли (ИСЗ) и межпланетные станции, которые самостоятельно проводят определенные научные исследования. Полет автоматического КА — не самоцель. Главное — это то, что в космическое пространство доставляется приборы, научное оборудование, с помощью которых можно проводить научные исследования, наблюдения, эксперименты.

Но один прибор в космическое пространство не отправишь. Для его приведения в действие необходима энергия (в самом простейшем случае электроэнергия), кто-то или что-то должно направить прибор объективом или датчиком в направлении интересующего нас объекта: звезды, планеты и т. д. Полученные же данные или результаты наблюдении надо доставить на Землю.

Для проведения исследовании в космическом пространстве и доставки результатов научных и технических экспериментов и созданы автоматические КА. Главный его элемент — научная аппаратура — оброс всевозможными служебными системами, предназначенными для поддержания ее в работоспособном состоянии, для наведения на объект исследования, для проведения эксперимента и доставки результата исследования на Землю. Так рядом с научным прибором появилась конструкция автоматического КА, нужная для размещения как самого прибора, так и обслуживающих его систем.

К системам КА относят радиотелсмстричсский комплекс, систему единого питания, систему ориентации, систему управления, систему терморегулирования, двигательную установку, систему отделения, систему разделения и др. Рассмотрим теперь подробно, что это за системы и для чего они необходимы.

Система отделения. Перед запуском на орбиту автоматический КА жестко крепится на последней ступени ракеты-носителя. Необходимость такого крепления вызвана транспортировкой всего ракетно-космического комплекса (ракеты-носителя с автоматическим КА), как правило, в горизонтальном положении. Узлы крепления выдерживают в этом случае нагрузку от консольно закрепленного автоматического КА и дополнительную перегрузку, возникающую от вибрации при движении к стартовому устройству, а также при выводе на орбиту. Но это же крепление должно легко освободить автоматический КА от последней ступени ракеты-носителя после выведения его на орбиту.

Рис. 1. Схема шарикового замка

Одним из наиболее распространенных способов крепления автомагического космического аппарата к ракете является крепление с помощью шариковых замков (рис. 1), которые устанавливаются в нескольких точках, симметрично расположенных по периферии стыковочной плоскости. Замков может быть три, но с увеличением массы автоматического КА, как правило, устанавливается четыре с целью создания более симметричной и равномерно распределенной нагрузки на узлы крепления КА к ракете. По периферии стыковочной плоскости между замками установлены так называемые шпильки, на которые КА свободно насаживается, причем они не препятствуют его отделению, а только помогают шариковым замкам удерживать КА от боковых перемещений. На шариковые замки наворачиваются гайки, и автоматический КА жестко крепится к верхнему торцу раксты-носитсля.

Внешне шариковый замок напоминает очень крупный болт: его корпус (1) устанавливается в отверстие на ракете-носителе и закрепляется в ней с помощью гайки (2) и шайбы (3). От проворота шариковый замок в месте крепления удерживается штифтами (4). На гильзу (5) надвигается (отверстием в кронштейне) автоматический КА и закрепляется с помощью гайки (6), контргайки (7) и шайбы (8). Шток (9) своими заплечиками удерживают шарики (10) в таком положении, чтобы они жестко скрепляли корпус (1) и гильзу (5).

При хранении и транспортировке автоматического КА с ракетой-носителем чека (11), соединяющая валик (12) и гайку (13), не дает возможности сдвинуться штоку (9) и освободить шарики (10). И для раскрытия замков необходимо с достаточно большим усилием вдвинуть внутрь поршень (14). Это усилие, передаваемое через шток (9) и валик (12), срезает чеку (11), что дает возможность продвинуться штоку и освободить шарики, которые свободно сдвигаются к оси замка. Корпус (1) и гильза (5), ничем не удерживаемые, раздвигаются, автоматический КА и ракета-носитель освобождаются друг от друга.

Через несколько секунд после вывода автоматического КА на орбиту ИСЗ программное устройство выдаст команду на подрыв пиропатронов системы разделения. Образующиеся газы толкают поршень, и происходит раскрытие шариковых замков. Отход автоматического КА от ракеты-носителя осуществляется либо с помощью пружинных толкателей, либо за счет давления газов, образующихся в пороховых аккумуляторах давления. В момент разделения срабатывает пружинный датчик, который включает все системы автоматического КА. Теперь можно проводить научные исследования.

Система электропитания. На Земле в цехах или лабораториях мы приводим в действие различные устройства или приборы, подавая на них напряжение электрического тока от аккумулятора, батареек или электросети. На автоматическом КА для этой цели служит система единого электропитания. Ведь без источника энергии научные приборы и служебные системы КА мертвы. Для приведения их в рабочее состояние необходимо подать электрическую энергию, источником которой на борту автоматического КА могут быть химические аккумуляторные батареи, солнечные батареи, радиоизотопные источники электрического питания и т. д.