С думой о Земле

Телеметрический комплекс должен обеспечивать полноту, высокое качество и оперативность доставки информации. Первое требование приводит к тому, что количество телеметрических датчиков оказывается достаточно большим. Так, на спутниках типа «Молния» число контролируемых параметров составляет около 500, а на пилотируемых кораблях «Союз» и станциях «Салют» — 2000–3000, а иногда и больше.

Что же касается принимаемой информации, то цифры здесь поистине астрономические. Например, с орбитального комплекса «Салют-7» — «Союз» ежесекундно принималось и обрабатывалось около 800 тысяч единиц информации, что по объему равносильно почти тексту этой книги. Такой поток, если не принять меры к тому, чтобы направить его в регулируемое русло, может забить буквально все каналы связи. Ведь пропускная способность каждого из них ограничена.

Каким же образом совмещают полноту, оперативность и качество получаемой информации?

Прежде всего путем уплотнения каналов. Известны два таких способа — частотный и временной. Первый основан на разнесении частот сигналов от различных датчиков, что значительно повышает производительность одного канала. На Земле, используя частотный фильтр, сигналы восстанавливают. При временном уплотнении вводится система бортовой коммутации, с помощью которой осуществляется поочередный опрос датчиков. Причем фиксируется только мгновенное показание датчика, после чего опрашивается следующий. Таким образом, телеметрические данные, передаваемые через радиоканал, представляют собой цепочку зашифрованных сигналов с определенной последовательностью опроса.

В соответствии с этими способами уплотнения разрабатывается и телеметрический комплекс. Частотный реализуется в аналоговых системах, где сигналы сохраняют свою форму, а временной в цифровых, в которых они квантуются по времени и амплитуде. Каждая из этих систем, естественно, имеет свои преимущества и недостатки. Поэтому их применение определяется прежде всего видом получаемой информации.

Режим работы бортовых телеметрических систем существенно зависит от продолжительности связи с Землей. Как правило, эта связь ограничена, поскольку спутники находятся в зонах радиовидимости наземных пунктов относительно короткое время. Телеметрический же контроль должен вестись в процессе всего полета. Как найти выход из этого положения?

Мы уже говорили о трудностях, связанных с передачей большого потока измерений. В телеметрических системах наряду с уплотнением каналов применяется и бортовая обработка информации, чаще всего с целью изъятия избыточных сведений. Дело в том, что многие параметры изменяются довольно редко. Поэтому передавать их каждый раз не требуется. Возможна и смысловая обработка, когда сброс данных производится только в случае аномального поведения контролируемых параметров. Таким путем удается разгрузить радиолинию и наземный комплекс обработки информации и повысить автономность работы телеметрических систем.

Обработка информации в телеметрических системах в основном автоматизирована. Она осуществляется с помощью универсальных и специальных электронных вычислительных машин. Предусмотрено два варианта использования аппаратуры автоматической обработки информации. В первом, так называемом экспресс-режиме, программа обработки закладывается в аппаратуру измерительного пункта из ЦУП перед сеансом связи. Информация со спутника поступает в информационно-вычислительный комплекс ЦУП, и результаты обработки передаются на средства отображения.

Специалисты оперативно и в наглядной, легко воспринимаемой форме получают представление о работе подведомственных систем. Полученные данные здесь же документируются. Эта обработка приемлема только для тех параметров, по отклонению которых от нормы могут быть выданы управляющие команды. Здесь же обрабатываются данные о состоянии космонавтов. Во втором режиме телеметрическую информацию, прежде чем отправить в ЦУП, обрабатывает вычислительный центр КИП. Сомнительные и явно выпадающие из нормы данные отбрасываются, образно говоря, информация очищается и сжимается.

Окончательная ее обработка производится в последующий период. Эта информация позволяет судить как о работе отдельных систем, так и космического аппарата в целом. По результатам принимаются решения на дальнейшее совершенствование или доработку бортовых систем. Современные телеметрические станции обладают универсальностью, что позволяет им работать с космическими аппаратами всех типов, которые должны обслуживать наземные средства обеспечения полета.

В ноябре 1981 года в южных районах нашей страны разыгралась стихия. Ураганный ветер, трехдневный снегопад и снова ветер. Его напора не выдерживали крыши многих домов. Валились деревья, телеграфные столбы. Черное море разбушевалось так, что поселок Прибрежный возле Евпатории оказался затопленным и несколько дней напоминал Венецию. Недалеко от причала на мель выбросило сухогруз…

Следы стихии я видел по дороге в Центр дальней космической связи, где в те дни планировалась работа с автоматическими межпланетными станциями «Венера-13» и «Венера-14», которые должны были передать панораму поверхности таинственной планеты. «Как-то там справились со стихией?» — с беспокойством думал я. Одна только антенна радиотелескопа РТ-70 чего стоит! По площади она превышает футбольное поле. Поднятая же на высоту, эта махина создает парусность, намного большую, чем та, что была у сухогруза, лежавшего у берега. Какой же прочностью должна обладать эта антенна?

Издалека заметил выделявшуюся огромными размерами ослепительно белую чашу, возвышавшуюся над степью. И чем ближе подъезжал к ней, тем больше убеждался в целости ее изящной конструкции. Неожиданно над степью разнесся тревожный вой сирены. Это поступило предупреждение: всем быть внимательными, сейчас этот гигант весом в 4 тысячи тонн оживет! Кого-то сигнал мог действительно насторожить, а мне он доставил радость: цела антенна! Разум конструкторов, точность инженерных расчетов, добросовестный труд рабочих и мужество обслуживающих ее людей победили стихию.

И точно. Несколько минут спустя антенна, повинуясь заданной оператором программе, плавно и непринужденно пришла в движение. Через некоторое время она как будто вновь замерла. Стереотипное понятие о том, что антенна, поймав сигнал, нацеливается в заданную точку небосвода, в данном случае будет ошибочным. На самом деле она двигалась за источником информации, но движение это зарегистрировать может лишь ЭВМ.

Крымский радиотелескоп создавали многие коллективы под общим руководством М. С. Рязанского. По разнообразию режимов работы, остроте «зрения», количеству диапазонов волн и способности практически мгновенно переходить от одного к другому, а также по стабильности основных характеристик РТ-70 является одним из лучших в мире. Его разработчики решили широкий комплекс радиотехнических, конструктивных, инженерно-технических и строительно-монтажных задач.

В то же время специалисты позаботились об универсальности антенны, которая может использоваться для связи с автоматическими станциями, быть основным элементом радиотелескопа, позволяющего исследовать самые далекие объекты Вселенной, или радиолокатором при зондировании планет.

Антенна состоит как бы из трех основных частей: железобетонной башни-фундамента высотой 16 метров, поворотной платформы и зеркальной системы. Башня-фундамент воспринимает нагрузку через шарикоподшипник, который уникален по своим размерам: между двумя обоймами диаметром 22 метра катаются 300 пудовых «шариков». Нижняя обойма крепится к фундаменту, отнивелированному с точностью до 0,1 миллиметра, а верхняя — к поворотной платформе. Этот шарикоподшипник вместе с шестеренчатой системой поворота обеспечивает вращение антенны в горизонтальной плоскости.

Поворотная платформа имеет сложную конструкцию, основу которой составляют зубчатый сектор, вращающийся на цапфах в двух подшипниках горизонтальной оси, и противовесы главного зеркала. В движение ее приводят электросиловые приводы, которые отслеживают цифровой код управления, задаваемый ЭВМ.