Слаботочка Книги

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 [42] 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62

Таблица 11.2

	л КУ, %
Я./16
Я./10

Рис. 11.4

Ввиду высоких требований к точности профиля зеркал наметилась тенденция к применению современных композиционных материалов на основе углепластиков, обладающих низким коэффициентом линейного расщи-рения.

На рис. 11.4 показана углепла-стиковая антенна АКС Фобос , построенная по двухзеркальной схеме. Для согласования температурных режимов и обеспечения прочности и жесткости конструкции центральная часть зеркала, на которой крепится облучатель и вторичное зеркало, выполнена из титанового сплава. Тепловой режим бортовых ОНА АКС облегчается также с помощью теплозащитных покрытий, тепло- и светозащитных акра-, нов. Примером может служить зеркальная антенна локатора бо- кового обзора АКС Венера-15; Венера-16 , закрытая защитным радиопрозрачным экраном (рис. 11.5).

Кроме теплового и светового излучения Солнце оказывает сильное влияние как мощный источник электромагнитного излучения в радиодиапазоне. При этом в ряде случаев уровень сигнала, принимаемого АКС с наземных пунктов связи, сравним с уровнем галактических щумов, заметный вклад в который вносит солнечное излучение. Это относится к АКС, находящимся на большом удалении от Земли в сторону Солнца [3]. Поэтому весьма важно, чтобы ОНА, направленная на Землю, была хорошо развязана от остальных антенн борта, способных принимать излучение Солнца и через паразитные связи наводить достаточно большой уровень шумов на вход командно-измерительных и других приемных средств борта АКС.

11.3. АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ СИСТЕМЫ СПУСКАЕМЫХ АППАРАТОВ

Спускаемые аппараты (СА) являются составными частями АКС. Благодаря им осуществлены зондирования некоторых планет Солнечной системы, исследован грунт Луны и Венеры, прове-248

Рис. 11.5

дены другие уникальные исследования. Спускаемые аппараты с Землей могут быть связаны как непосредственно, так и через промежуточные ретрансляторы, например через орбитальные или пролетные станции, с которых сбрасывают СА в атмосферу и на поверхность планеты. Для передачи необходимого объема инфор.. мации по автономной линии СА-OA (орбитальный аппарат) требуется выполнение условия связи

КУсаКУоа =KlR (11-3)

где КУса; КУоа - коэффициент усиления антенн СА и OA, соответственно; R - расстояние между центрами масс СА и OA, км; к - коэффициент, определяющий потенциал линии связи, зависящий от мощности бортовых передатчиков и чувствитель ности приемников СА и OA, а также от требуемой скорости пе. редачи информации по линии СА-OA.

Диаграммы направленности антенн СА и OA строят таким образом, чтобы при возможных взаимных положениях осей СА и OA на участке спуска и после посадки СА на грунт обеспечивав лось условие (11.3). Если невозможно создать ДН требуемых форм, взаимная ориентация СА и OA корректируется. Форма ДН СА определяется как собственно антенной, так и влиянием корпуса СА и свойствами поверхности в месте посадки. На примере посадочного аппарата станции Венера можно наглядно видеть, как влияет поверхность планеты на условия связи с OA. На рис.

11.6 приведены зависимости коэффициента отражения Г* от поверхности Венеры от углов и 9, характеризующих направления на OA и СА из центра планеты. Кривая 2 показывает, что для круговой поляризации поля при tj=90° коэффициент отражения равен нулю за счет рассогласования поляризации отраженного сигнала с поляризацией приемной антенны. Для tj=12° коэффициент отражения максимальный и при if = 7,5° за счет дифракции снижается до нуля. Для вертикальной поляризации сигнала коэффициент отражения достигает максимума при я1)=90° и равен нулю при 1)=24°, который соответствует углу Брюстера (при диэлектрической проницаемости поверхности Венеры 8 = 5,1). Данные, приведенные на рис. 1Г.6, хорошо согласуются с результатами исследований, проведенных с СА АКС Венера за последние 10 лет.

Условия связи с СА, находящимся на грунте, во многом определяется тем, насколько удачно совершена посадка: отклонение точки посадки от расчетной, ориентация осей СА относительно направления на пункт связи, наличие затеняющих факторов: кратеры, скалы и т. д. Конструкция СА и их антенн должна предусматривать компенсацию этих ситуаций: применение выдвижных антенн ( Венера-4 ), дублирование антенн ( Венера-8 ), сочетание конструктивных функций элементов корпуса СА и излучающих элементов антенны ( Луна-9; Луна-13 , Марс , Венера-14 ). На рис. 11.7-11.9 приведены примеры некоторых СА и их АФС. Ш: ШШЩ

Среди СА особое место занимают так называемые возвращаемые аппараты (ВА), назначение которых состоит в том, чтобы возвратиться на Землю, доставив РИР результаты проб и рсследова- f*W

83 Б2 52 */ 31 20 10 Рис. 11.6

Рис. 11.8

НИИ, проведенных АКС на планетах и других телах Солнечной системы. Первым ВА является ВА АКС Луна-16 , доставивший на Землю пробы грунта Луны. Поиск этого ВА на Земле осуществлялся средствами поисково-спасательной службы, работавшими в режиме пеленга по излучению УКВ бортового маячка на ВА. Из-за малых размеров ВА особые требования предъявляются к его АФС, в частности к обеспечению необходимой действующей высоты антенн при вертикальной поляризации поля излучения. Устойчивость ВА Луна-16 обеспечивалась двумя надувными

баллонами, препятствующими опрокидыванию ВА при посадке. Антенная система представлена четырьмя антеннами в виде несимметричных вибраторов, расположенных на сферическом корпусе ВА таким образом, что при любом положении ВА на суше или на воде один из вибраторов обязательно примет преимущественно вертикальное положение. Этот вибратор подключается к высокочастотному тракту с помощью гравитационного переключателя, который представляет собой полость с изолированными электродами и проводящим шариком, который замыкает подводящий электрод с одним из электродов, соединенных с соответствующими антеннами. Находясь всегда в нижнем положении, шарик замыкает тот электрод, который в данный момент соответствует вертикально ориентированной антенне. На рис. 11.10 приведена антенная система ВА АКС Луна-16; Луна-20 .

Условия возвращения ВА на Землю сопряжены с большими аэродинамическими и температурными перегрузками. Поэтому к конструкции и материалам ВА предъявляются жесткие теплопроч-ностные требования. На рис. 11.11 приведен фрагмент ВА, прошедший цикл наземных тепловых испытаний, приближающихся к натурным.

Сложнейшими по конструкции СА являются самоходные инопланетные транспорты, пока что представленные только двумя советскими Луноходами . На рис. 11.12 показан внешний вид Лунохода-2 с антеннами.

Рис. 11.11

Важным вопросом при построении антенной системы СА является выбор частотного диапазона, обеспечивающего надежную связь с СА. Особенно это относится к СА, работающим в атмосферах, насыщенных ионизированными и другими компонентами, заметно ослабляющими мощность полезного сигнала. Это относится, например, к СА, работающим в атмосферах Юпитера и Сатурна. Исследования, проведенные в ФИАН АН СССР А. Д. Кузьминым, показывают, что практически для любых погружений в

Рис. 11.10

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 [42] 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62