Автоматические космические аппараты - [6]

В телеметрическую систему входит также и запоминающее устройство, аналого-цифровой преобразователь. блок логики и т. д. Сигналы датчиков поступают на аналого-цифровой преобразователь и на автоматику радиокомплекса. Режим опроса датчиков, скорость передачи, запись и воспроизведение устанавливаются автоматикой КА или по команде с Земли. На Земле полученные сигналы расшифровываются и с помоии. ю таблиц и графиков переводятся в замеренные на борту реальные физические величины: напряжение, силу тока, давление газов, температуру в различных местах аппарата, мощность космического излучения, освещенность и т. д.

Помимо чисто радиотехнической аппаратуры, радиокомплекс в своем составе имеет ЭВМ, которая служит для автономного управления аппаратурой во время полета. В памяти ЭВМ заложены программы проведения типовых сеансов, и при отсутствии команды с Земли об отмене программы ЭВМ начинает сеанс в запланированное время.

Следует сказать, что проведение сеансов связи регламентируется орбитой полета автоматического КА с учетом вращения Земли: сеансы могут проводиться только при наличии прямой радиовидимости КА с пункта наземной радиосвязи. Работающий радиокомплекс излучает энергию с заключенной в ней информацией через антенну, соединенную с передатчиком фидером — высокочастотным кабелем. Антенно-фидсрное устройство предназначено для совместной работы с радиокомплексом; в его состав входят различного рода антенны, кабели, волноводы, антенные переключатели, ответвителн, фильтры и т. д.

Антенны, устанавливаемые на автоматическом КА, быкают малонанравленныс (штыревые и спиральные конические) и остронаправлснные (параболические и так называемые антенные решетки). На КА, работающих на орбите ИСЗ, в подавляющем большинстве случаев (за исключением связных ИСЗ) применяются малонаправленныс антенны. В связи с тем что ИСЗ находятся относительно близко от приемных пунктов, сигнал с таких антенн достаточно мощный, и применение нескольких антенн, расположенных с разных сторон ИСЗ, дает уверенный прием сигнала при любой ориентации КА относительно Земли.

Правда, бывают и исключения. Например, на спутниках связи для повышения уровня сигнала и с целью приема качественной информации используется параболическая антенна. Через такую антенну, направляемую на Землю с помощью оптического датчика, ретранслируются телевидение и радиовещание. Это, конечно, не исключает использования на этих ИСЗ малонаправлснных антенн, через которые контролируется состояние служебных систем ИСЗ и передаются команды с Земли.

На космических межпланетных станциях, проводящих исследования на сравнительно больших расстояниях от Земли, исчисляемых десятками и сотнями миллионов километров, сигналы с малонаправленных антенн значительно ослабевают. Связь с таким КА можно поддерживать только в медленном темпе, и поэтому, начиная с расстояния порядка 10 млн. км, информация пропускается через остронаправленную параболическую антенну КА. Такие антенны излучают энергию в узком пучке, а не рассеивают ее во все стороны. В сеансах связи параболическая антенна с помощью оптического датчика наводится на Землю так, чтобы Земля находилась в конусе излучения.

Передача энергии от передатчика к антенне осуществляется по кабельному тракту, а для сантиметрового диапазона с целью уменьшения потерь — по пустотелому волноводу. Использование на КА нескольких передатчиков, приемников и антенн вынуждает применять в антенно-фидерном тракте антенные переключатели, которые подключают к той или иной антенне работающий передатчик, а резервный передатчик отключают. Эти операции проводятся либо по командам с Земли, либо от бортовых программно-временного устройства или ЭВМ аппарата.

Для определения плотности атмосферы исследуемой планеты (например. Марса или Венеры) проводится радиопросвечивание газовых сред или атмосферы планеты. Этот эксперимент может быть осуществлен при радиозаходе КА за планету. Известно, что плотные газовые среды замедляют (хотя и незначительно) скорость распространения радиоволн, причем это замедление растет с увеличением частоты радиосигнала. Поэтому для радиопросвечивания пользуются двумя сигналами: с относительно низкой и с высокой частотами сигнала.

В научную аппаратуру, представляющую собой специальное радиопередающее устройство, поступает через направленный отвствитель часть энергии передатчика. В этом устройстве производится умножение частоты сигнала в несколько раз, усиление по мощности и излучение его в направлении на Землю. На наземном пункте принимаются сигналы обеих частот.

Основной сигнал увеличивается во столько раз, во сколько второй был увеличен на борту КА, и сравнивается со вторым сигналом. Разность во времени прихода этих сигналов позволяет получить информацию о коэффициенте преломления радиоволн в газовых средах. Подобные измерения, проводимые в течение всего времени захода или выхода КА из-за диска планеты, дают возможность получать высотный профиль концентрации электронов в ионосфере.

В антенном тракте применяются фильтры для развязки сигналов на близких частотах. С целью уменьшения энергетических потерь в высокочастотном тракте и для удобства настройки в дециметровом диапазоне часто все высокочастотные элементы (фильтры, переключатели и направленный ответвитсль) объединяют в блок АФУ — блок антенно-фидерного устройства.