Космічний скафандр Космічний скафандр - спеціальне спорядження, яке було розроблено і призначене для ізоляції людини або тварини від зовнішньої, космічної, среди.Составние частини спорядження утворюють оболонку, яка непроникна для компонентів

вихідна концепція

Проведений аналіз світового ринку послуг із запуску космічних апаратів показує, що зараз існують великі потреби у виведенні космічних апаратів на геостаціонарну орбіту (площину орбіти збігається з площиною екватора, висота над поверхнею Землі - 35 800 км). Передбачається, що такий стан збережеться і в майбутньому. Однак, використовувані засоби виведення мають обмежені можливості, не задовольняють потенційних замовників або через вартість, або через якість послуг, що надаються.

Одним з напрямків підвищення ефективності засобів виведення, що доставляють супутники на геостаціонарну орбіту і, відповідно, зменшення вартості такої доставки, є проведення пусків з приекваторіальній зони. Пояснюється це тим, що при таких пусках, наприклад з космодрому Байконур, розташованого на широті 46 град., Необхідне проведення спеціальних орбітальних маневрів з великими енергетичними затратами для розвороту площині пуску в площину екватора. Крім того, чим далі від екватора розташований космодром, тим в меншій мірі використовується ефект від обертання Землі. В результаті ракета-носій «Зеніт» під час пуску з приекваторіального району може вивести на геостаціонарну орбіту космічний апарат масою в два рази більшою, ніж якби вона стартувала з Байконура.

Будівництво космодрому на території країн, розташованих в районі екватора, для Росії дуже проблематічно.Прічем його експлуатація зажадала б витрат на відчуження землі як під спорудження стартових і технічних комплексів з необхідною зоною безпеки, так і під райони падіння відокремлюваних ступенів ракет-носіїв і стулок обтекателей космічних апаратів. Треба також врахувати, що кількість трас пусків істотно обмежується розміщенням густонаселених територій. А зміст космодромів, розташованих в безлюдних районах, вимагає створення і підтримки відповідної розгалуженої інфраструктури. Ось чому виникла ідея створити плавучий ракетно-космічний комплекс.

Один з найважливіших факторів, який врахували при формуванні концепції комплексу «Морський старт», - великий досвід підприємств Росії та України в розробці, виробництві і експлуатації сучасних щодо недорогих засобів виведення та стартових ракетних комплексів і те, що виготовлення приблизно 80% комерційних космічних апаратів зосереджено в США. Прийнята концепція створення нового конкурентоспроможного ракетно-космічного комплексу, включає наступні основні положення:
- використання розроблених в Росії і на Україні сучасних засобів виведення, технологій виробництва, складових частинракетних комплексів і засобів управління польотом;
- автономність стартового і технічного комплексів, які забезпечують підготовку і пуск РН із застосуванням рухомих морських засобів;
- проведення пусків з океанських акваторій, в тому числі з пріекваторіальних районів;
- підготовка космічних апаратів до пуску на території США, розташованої недалеко від основних виробників комерційних космічних апаратів, створення комфортабельних умов для роботи замовників;
- гарантія найкоротших термінів створення комплексу, окупності проекту за рахунок надання послуг із запуску космічних апаратів не більше 5 - 7 років.

Основні характеристики

Маса виведених космічних апаратів (включаючи масу перехідних елементів конструкції між розгінним блоком або ракетою-носієм і космічними апаратами) Становить:
- на геостаціонарну орбіту - до 2,9 т;
- на геоперехідну орбіту - до 6,0 т;
- на низькі навколоземні орбіти з нахилом 0-90град. - 11-15 т.
Кількість пусків на рік - до 8.

Час до проведення запуску від моменту укладення контракту з замовником космічних апаратів - не більше 18 міс.

Імовірність безвідмовної роботи засобів виведення - не менше 0,95.

Координати основного району пуску - 0 град. ш., 152 град. з.д.

Складові частини комплексу.

Ракетно-космічний комплекс «Морський старт» умовно можна уявити що складається з трьох сегментів - ракетного, космічних апаратів та морського.

Ракетний сегмент включає в себе:
- ракету-носій «Зеніт-2S» і розгінний блок ДМ-SL;
- комплекси технологічного обладнання та систем підготовки і пуску космічної ракети;
- комплекс автоматизованих систем управління підготовкою та пуском;
- автоматизовану систему управління польотом розгінного блоку з залучаються засобами;
- вимірювальний комплекс;
- берегової комплекс.

Сегмент космічного апарату складається з блоку корисного вантажу з космічними апаратами і базовий порт. У морській сегмент входять стартова платформа і складально-командне судно.

Ракета-носій «Зеніт-2S».Двоступенева ракета-носій «Зеніт» (головний розробник - КБ «Південне» імені М.К.Янгеля, виробник - ВО «Південмашзавод», м.Дніпропетровськ) та її наземний комплекс є основою проекту «Морський старт». З 1985 р з космодрому Байконур проведено 26 пусків цих РН. «Зеніт» (рис. 1) - це сучасний засіб виведення, яке відрізняється простотою експлуатації, повною автоматизацією процесу підготовки та пуску. З урахуванням особливостей морського старту окремі системи і відсіки РН модифікуються або доопрацьовуються, внаслідок чого вона отримала позначення «Зеніт-2S».

Розгінний блок ДМ-SL.Розгінний блок ДМ (головний розробник і виробник РКК «Енергія» ім. С.П.Корольова) широко використовується спільно з ракетою-носієм "Протон" для виведення космічних апаратів на високоенергетичні орбіти, в тому числі на геостаціонарну. Блок (рис.2) для здійснення орбітальних маневрів має здатність багаторазового включення маршового двигуна, характеризується високою підтвердженою надійністю. З метою адаптації до ракети-носія «Зеніт», а також з урахуванням особливостей морського старту окремі системи і відсіки розгінного блоку модифікуються або доопрацьовуються. У зв'язку з цим блок отримав індекс ДМ-SL.

Блок корисного вантажу. Блок корисного вантажу розробляється фірмою «Боїнг Коммершл Спейс Компані» і призначений для установки в ньому космічних апаратів. Блок буде виготовлятися з урахуванням застосування новітніх технологійі включає в себе углепластіковий обтічник, перехідні елементи конструкції між космічними апаратами і розгінним блоком ДМ-SL, електричні системи, систему термостатування. Його діаметр - 4,15 м, довжина при виведенні одного космічного апарату - 11,39 м, при виведенні двох - 16 м.

Стартова платформа.Для забезпечення пусків космічної ракети фірма «Кварнер» модифікує морську платформу, яка була створена нею для нафтовидобутку. Платформа самодвижущаяся, полупогружаемая, типу катамарана (рис.3). Основні характеристики: водотоннажність (на ходу) - 27300 т, швидкість руху - до 12 вузлів, довжина - 133 м; ширина - 75 м; висота (до головної палуби) - 42 м.

Платформа, що представляє собою плавучий стартовий ракетний комплекс, оснащується стартовим столом, монтажником ракети-носія, системами заправки компонентами палива і іншими системами, що забезпечують підготовку та пуск космічної ракети. Оснащення платформи системами і обладнанням ракетного сегмента проводиться на російській верфі.

Складально-командне судно.При створенні складально-командного судна використана конструкція вантажного судна типу Ро-Ро (рол-он, ролл-офф). Головний розробник і виробник - фірма «Кварнер». Основні характеристики: водотоннажність - 30800 т, швидкість руху - до 16 вузлів, довжина - 200 м, ширина - 32 м.

Складально-командне судно виконує функції: технічного комплексу (комплексні випробування ракети-носія і розгінного блоку, збірка космічної ракети); заправної станції (заправка розгінного блоку висококиплячих компонентах палива і газами); центру управління підготовкою та пуску космічної ракети, управління польотом розгінного блоку; центру прийому і обробки вимірів. Оснащення судна системами і обладнанням ракетного сегмента проводиться на російській верфі.

На складально-командному судні розміщуються до 240 осіб екіпажу і персоналу, який бере участь в підготовці і проведенні пуску, включаючи представників замовника, створюються умови проживання близькі до умов на круїзних судах (маються одне - двомісні каюти, конференц-зали, театр, вітальні, кафетерії, кімнати для ігор, тренажерний зал, басейн).

Береговий комплекс.Береговий комплекс будується на базі Приморської філії РКК «Енергія» і повинен буде забезпечувати прийом, зберігання і навантаження (в порту відправлення) на судно-транспортувальник ступенів ракети-носія «Зеніт-2S» і розгінних блоків, а також компонентів палива, вироблених в Росії .

Базовий порт.Базовий порт розташовується в м Лонг-Біч (район Лос-Анжелеса, США). Його призначення - забезпечення підготовки космічних апаратів, швартування стартової платформи та складально-командного судна, заправлення компонентів палива і газів, навантаження ступенів ракети-носія, розгінного блоку і блоку корисного вантажу на складально-командне судно.

Основні операції.

Виготовлені ступені ракети-носія «Зеніт-2S» і розгінні блоки (2-3 комплекту і вироблене в Росії пальне для РН (гас) доставляються в порт відправлення, вантажаться на фрахтуемих судно-транспортувальник і перевозяться в базовий порт. Час переходу близько одного місяця .

У базовому порту космічний апарат в спеціальному спорудженні перевіряється, заправляється компонентами палива і газами і встановлюється в блок корисного вантажу. Потім системи та обладнання, розташовані на стартовій платформі і складально-командному судні, готуються до проведення підготовчих і передпускових робіт, ємності і балони заправляються відповідними компонентами палива і газами. Ступеня ракети-носія, розгінний блок, блок корисного вантажу з космічним апаратом доставляється на складально-командне судно. Там проводяться комплексні випробування ракети-носія і розгінного блоку, заправка розгінного блоку висококиплячих компонентах палива і газами, стикування розгінного блоку і блоку корисного вантажу з ракетою-носієм. Зібрана космічна ракета (має позначення «Зеніт-3SL») перевантажується зі складально-командного судна в ангар на стартовій платформі.

Стартова платформа з РН «Зеніт-3SL» і складально-командне судно переходять для проведення пуску в установлений район акваторії океану.

Якщо старт призначений з основного району на екваторі (152 град. З. Д.), Час переходу до нього становить 11 діб.

В районі старту стартова платформа наводиться в напівзанурені стан, РН на установнику вивозиться з ангара і встановлюється на пусковий стіл. Системи, розташовані на стартовій платформі і складально-командному судні готуються до проведення передпускових і пускових операцій, проводяться контрольні перевірки РН, розгінного блоку і космічного апарату. Весь персонал і екіпаж із стартової платформи евакуюється на складально-командне судно, розташоване за п'ять кілометрів від місця пуску, і подальші контроль і управління здійснюються за допомогою радіозв'язку. Заправка ракети-носія і розгінного блоку і пуск РН відбувається в автоматичному режимі.

Для забезпечення на ділянці виведення передачі результатів вимірювань і управління польотом будуть залучатися російське судно (плавучий вимірювальний пункт) «Селена-М», підмосковний Центр управління польотами, наземні вимірювальні пункти на території Росії і Казахстану.

Основні учасники проекту.

Створення комплексу «Морський старт» і його експлуатацію передбачається проводити на комерційній основі, без залучення фінансових державних коштів, але безумовно під контролем і за підтримки державних установ. Це, в першу чергу, Російське космічне агентство і Міністерство оборонної промисловості, Національне космічне агентство України, Департамент комерційного космічного транспорту США.

Над реалізацією проекту вже працює спільне підприємство «Сі Лонч» ( «Морський старт»), засновниками якого є американська літакобудівна і космічна компанія «Боїнг», російська Ракетно-космічна корпорація «Енергія» ім. С.П.Корольова, найбільша в Європі суднобудівна компанія - норвезька фірма «Кварнер», провідні аерокосмічні підприємства України ВО «Південмашзавод» і КБ «Південне» ім. М.К.Янгеля.

Фірма «Боїнг» відповідальна за створення блоку корисного вантажу і базового порту, забезпечує взаємодію з замовниками, розробниками космічних апаратів. РКК «Енергія», КБ «Південне» і залучаються підприємства Росії і України забезпечують виготовлення ракетного сегмента, фірма «Кварнер» модифікує стартову платформу, будує складально-командне судно. Фірми «Боїнг» і «Кварнер» виступають не тільки як учасники, а й як інвестори проекту. Реалізацію новаторського проекту будуть підтримувати Світовий банк, Міжнародний банк реконструкції і розвитку, ряд найбільших комерційних банків.

Перший пуск планується провести в 1998р. Авторитет і досвід учасників проекту «Морський старт», оригінальність концепції, а також широке застосування вже добре зарекомендували себе, відпрацьованих конструкцій ракетно-космічної техніки і суднобудування - запорука успіху.

- [Сторінка 1] -

Фдоров Олексій Володимирович

ОСНОВИ ПРИСТРОЇ РАКЕТНО-КОСМІЧНИХ

КОМПЛЕКСІВ

Навчальний посібник

ВСТУП................................................. .................................................. ................ 5

РОЗДІЛ 1. ОСНОВИ ПОБУДОВИ РАКЕТНО-КОСМІЧНИХ

КОМПЛЕКСІВ ................................................. ................................................. 7 ОСНОВНІ ВІДОМОСТІ ПРО КОСМІЧНИХ СИСТЕМАХ.

1 СТРУКТУРА космічної СИСТЕМИ І КОСМІЧНОГО КОМПЛЕКСУ ........................................... .................................................. ........ 7 1.1 Структура космічної системи.................................................. ................... 7 1.2 Космічні системи зв'язку .......................... .................................................. 1.3 Космічні навігаційні системи .............................................. ............ 1.4 Космічні метеорологічні системи .................................. .................. 1.5 Космічні системи попередження про ракетний напад ................. 1.6 Космічні системи спостереження .... .................................................. .......... ПРИЗНАЧЕННЯ І СКЛАД РАКЕТНО-КОСМІЧНОГО КОМПЛЕКСУ ................................. .................................................. ................ 2.1 космічний комплекс: призначення і склад основних частин ................. 2.2 Ракетно-космічний комплекс: склад і призначення основних елементів РОЗДІЛ 2. ОСНОВИ ПРИСТРОЇ РАКЕТ-НОСІЇВ, розгінний блок І КОСМІЧНИХ АПАРАТІВ ................................. ............. ЗАСОБИ ВИВЕДЕННЯ .... .................................................. ....................... 3.1 Загальні відомості про ракетах-носіях .................... ........................................ 3.2 Двигуни ракет-носіїв ..... .................................................. ...................... 3.3 Умови функціонування ракети-носія ...................... ....................... 3.4 Конструкція корпусу ракети-носія ..................... .................................... 3.5 Бортові системи ракети-носія ........ ....................

.................................. 3.5.1 Виконавчі органи системи управління ракети-носія ...... ....... 3.5.2 Системи поділу ракети-носія ................................... ..................... 3.5.3 Пневмогідравлічні системи ракети-носія ..................... ............... 3.6 Розгінні блоки ................................ .................................................. ............. КОСМИЧЕСКИЕ АПАРАТИ ................................... ................................... 4.1 Загальні відомості про космічних апаратах. Тенденції зміни конструкції сучасних космічних апаратів ..................................... 4.2 Принципи побудови конструктивно-компонувальних схем і пристрій космічних апаратів .............................................. .................................... 4.3 Умови функціонування космічних апаратів КА ........ ................. 4.3.1 Навантаження космічних апаратів ........................... ............................... 4.3.2 Розрідженість середовища (космічний вакуум) .......... ................................... 4.3.3 Метеорні потоки і космічне сміття.................................................. . 4.3.4 Невагомість ............................................. .................................................. .... 4.3.5 Космічна радіація (випромінювання) і теплові потоки ............................ ТЕХНІЧНІ ОСНОВИ РАКЕТНО-космічної техніки. . 5.1 Конструкційні матеріали ракетно-космічної техніки .................. 5.2 Теплозахисні матеріали ..................... .................................................. .... РОЗДІЛ 3. ОСНОВИ ПРИСТРОЇ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ОБЛАДНАННЯ РАКЕТНО-КОСМІЧНИХ КОМПЛЕКСІВ ........ ОГЛЯД ТЕХНОЛОГІЧНОМУ ОБЛАДНАННІ РАКЕТНО-КОСМІЧНОГО КОМПЛЕКСУ .................. ........................ 6.1 Основні відомості про космодромах ..................... ........................................ 6.2 Основні відомості про позиційному районі ракетно-космічного комплексу .................................................. .................................................. .... 6.3 Загальні відомості про технол огіческом обладнанні ракетно-космічних комплексів ............................................ .................................................. ........ 6.4 Поняття обобщнного технологічного процесу. Зміст і послідовність технологічних операцій з РКН на ТК і СК ........ 6.4.1 Зміст основних робіт, що проводяться з ракетно-космічною технікою на технічному комплексі ............... ............................................ 6.4.2 Зміст основних робіт , що проводяться з ракетно-космічною технікою на стартовому комплексі ........................................ ..................... ПРИЗНАЧЕННЯ І СКЛАД ТЕХНОЛОГІЧНОГО ОБЛАДНАННЯ ТЕХНІЧНОГО І СТАРТОВОГО КОМПЛЕКСІВ .................... ......... 7.1 Призначення і склад технологічного обладнання технічного комплексу ................................. .................................................. ..................... 7.2 Призначення і склад технологічного обладнання стартового комплексу ..................... .................................................. ................................. 7.3 Особливості заправки космічних апаратів і ракет-носіїв.

Призначення і склад технологічного обладнання заправної станції космічних апаратів і ракет-носіїв .................................. 7.3.1 особливості заправки КА і РБ ............................................. ............... 7.3.2 Призначення і тактико-технічні характеристики заправної станції ........................ .................................................. ..................................... 7.3.3 Склад і призначення технологічного обладнання заправної станції ... .................................................. .................................................. ........ РОЗДІЛ 4. ОСНОВИ ВИРОБНИЦТВА ТА ЕКСПЛУАТАЦІЇ РАКЕТНО КОСМІЧНИХ КОМПЛЕКСІВ ................................ .............................. РАКЕТНО-КОСМІЧНА ТЕХНІКА як об'єкт ВИРОБНИЦТВА ТА ЕКСПЛУАТАЦІЇ ........... ......................................... 8.1 Особливості ракетно-космічної техніки як об'єкта експлуатації . 8.1.1 Особливості наземної експлуатації космічних засобів ................... 8.1.2 Функціональні особливості РКК ................. ............................................ 8.1.3 Особливості виробництва підготовки і пуску РКН .............................. 8.1.4 коротка характеристикаракет-носіїв як об'єкта експлуатації 8.1.5 Особливості космічних апаратів як об'єктів експлуатації ....... 8.1.6 Властивості компонентів ракетного паливаі стислих газів їх впливу на експлуатацію РКТ .......................................... .......................................... 8.2 Особливості ракетно-космічної техніки як об'єкта виробництва. РОЛЬ І МІСЦЕ КОНТРОЛЮ ЯКОСТІ ВИРОБНИЦТВА ТА ЕКСПЛУАТАЦІЇ ВИРОБІВ РАКЕТНО-космічної техніки 9.1 Поняття про експлуатаційній якості. Класифікація експлуатаційних властивостей КСР і їх характеристик ................................. 9.2 Контроль якості виробництва ракетно-космічної техніки .. ........... 9.3 Актуальні проблеми неруйнівного контролю якості виробництва ракетно-космічної техніки ............................ .......................................... СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ...... .................................................. ................................ ВСТУП Створення ракетно-космічної техніки стало одним з видатних науково-технічних досягненьХХ століття, що дозволило почати дослідження, освоєння і практичне використаннякосмічного простору. Наше Отечество є піонером в області освоєння космічного простору - ми вперше здійснили запуск штучного супутника Землі, політ людини в космос, відкривши еру освоєння космічного простору.

Досягнення вітчизняних учних в даній області отримали всесвітнє визнання.

В даний час немає жодної області діяльності людини, в якій не використовувалися б космічні технології.

поява космічних технологійобумовлено можливістю використання космічних засобів, створення яких пов'язане з розвитком багатьох галузей науки і техніки, використанням практично всіх досягнень науково-технічного прогресу, значними витратами матеріальних, фінансових, часових і людських ресурсів.

За допомогою космічних засобів були отримані наступні важливі результати в різних галузях людської діяльності:

Розширення можливостей телефонного зв'язку та інформаційних технологій;

Забезпечення телевізійної зв'язку між континентами;

Глобальний метеорологічний контроль за допомогою супутників, що дозволило різко підвищити точність прогнозів погоди;

Поліпшення навігації суден і літаків;

Пошук і виявлення морських, повітряних і наземних об'єктів, що зазнають лиха;

Глобальний та місцевий екологічний контроль (моніторинг) поверхні суші і океанів;

Забезпечення геодезії, картографії, розвідка корисних копалин, виявлення пожеж та інших природних катастроф та ін.

Рішення конкретних завдань освоєння і використання космічного простору досягається в процесі експлуатації космічних систем або космічних комплексів відповідного призначення. У загальному випадку космічна система є вищим рівнем функціонального об'єднання космічних засобів, призначених для вирішення завдань в космосі і з космосу, і включає в себе всі орбітальні і наземні складові, необхідні для отримання необхідного цільового результату споживачами.

За різноманітністю вирішуваних завдань, а також кількісним складом використовуваних при цьому космічних засобів особливе місце в структурі космічного комплексу займає ракетно-космічний комплекс (РКК), призначеного для забезпечення вирішення завдань наземної експлуатації ракет-носіїв, космічних апаратів та розгінних блоків. Однією з ключових завдань РКК є підготовка ракети космічного призначеннядо пуску та виведення КА на задану орбіту.

Навчальний посібник являє собою спробу розглянути основи пристрою і експлуатації РКК, їх призначення, склад, завдання, загальні відомості про пристрій і особливості експлуатації його складових частин, а також роль і місце контролю якості виробів ракетно-космічної техніки при виробництві та експлуатації.

Навчальний посібник «Основи пристрою ракетно-космічних комплексів»

призначене для підготовки магістрів за напрямом підготовки «Ракетно-космічні системи і космонавтика» за напрямом підготовки 160400. «Контроль якості виробів ракетно-космічних комплексів» і може бути використано в рамках навчального процесу з дисципліни «Основи пристрою ракетно-космічних комплексів», а також може бути корисно аспірантам і викладачам, які займаються науково-дослідною роботою в даній предметній області.

В результаті вивчення пропонованої дисципліни «Основи пристрою ракетно-космічних комплексів» магістри повинні знати основи побудови РКК різного цільового призначення та їх складових частин, основи виробів РКТ, як об'єктів контролю при їх виробництві та експлуатації, і основні принципи функціонування ракетно-космічних комплексів різного цільового призначення;

вміти аналізувати сучасний стан виробів РКТ і процесів контролю якості виробів ракетно-космічних комплексів, аналізувати контролепрігодность виробів ракетно-космічних комплексів при їх виробництві та експлуатації;

обґрунтовувати застосування нових методів контролю якості виробів РКК з учтом особливостей їх побудови і технології підготовки підготовка ракети космічного призначення до пуску та виведення КА на задану орбіту.

В інформаційному і логічному планах дисципліна розвиває дисципліни загальнонаукового та професійного циклів, і є інформаційним методологічною основою при вивченні спеціальних дисциплін навчального плану підготовки магістрів, а також методологічною основою підготовки і написання магістерської дисертації.

РОЗДІЛ 1. ОСНОВИ ПОБУДОВИ РАКЕТНО-КОСМІЧНИХ КОМПЛЕКСІВ 1 ОСНОВНІ ВІДОМОСТІ ПРО КОСМІЧНИХ СИСТЕМАХ.

СТРУКТУРА космічної СИСТЕМИ І КОСМІЧНОГО КОМПЛЕКСУ Рішення конкретних завдань освоєння і використання космічного простору досягається в процесі експлуатації космічних систем або космічних комплексів відповідного призначення. У загальному випадку космічна система є вищим рівнем функціонального об'єднання космічних засобів, призначених для вирішення завдань в космосі і з космосу, і включає в себе всі орбітальні і наземні складові, необхідні для отримання необхідного цільового результату споживачами.

Структура космічної системи 1. Для вирішення соціально-економічних завдань створені і експлуатуються КС зв'язку, навігації, геодезії, метеорології і ін., Для забезпечення оборони країни - КС зв'язку та бойового управління, розвідки, попередження про ракетний напад і ін.

Будь-яка КС (рисунок 1.1) включає в себе космічні засоби, які можна розділити на дві групи:

КС КК СПК Малюнок 1.1 - Структура космічної системи кошти, щоб забезпечити створення, нарощування, функціонування та заповнення ОГ КА, об'єднані терміном «космічний комплекс»;

технічні засоби споживача космічної інформації, об'єднані терміном «спеціальний комплекс космічної системи (СПК)».

У загальному випадку до складу КС має входити кілька КК. Склад, призначення і функції КК будуть розглянуті в п. 1.2.

До складу СВК входять технічні засоби і споруди з розміщеною в них апаратурою, призначеною для прийому спеціальної інформації з КА, її реєстрації, обробки, зберігання та передачі споживачам. Засоби СПК розміщені у відповідних центрах прийому та обробки інформації федеральних органів РФ, головних штабів видів Збройних сил і інших споживачів.

Схема функціонування КС представлена ​​на малюнку 1.2.

Підготовлена ​​на технічному і стартовому комплексах РКН виводить КА на задану орбіту. Всі дані про роботу бортової апаратури РН надходять у вимірювальний комплекс космодрому для подальшого аналізу. Інформація про функціонування бортових систем КА надходить на командно вимірювальні комплекси (КІК) і далі в Центр управління польотом, який видає необхідні команди в систему управління КА. Спеціальна (цільова) інформація надходить в СВК. Якщо КА має в своєму складі повертаються елементи (апарат, що спускається, що встановлюють капсули), то їх пошуком, обслуговуванням і доставкою споживачеві займається комплекс посадки і обслуговування (КПО), що входить до складу КК.

ОГ КА входить до складу КР не безпосередньо, а як складова частина космічного комплексу. Однак якість функціонування КС багато в чому залежить від структури орбітального угрупування.

Розглянемо структуру ОГ КА на прикладі космічної системи навігації та зв'язку «ГЛОНАСС», що складається з 24 КА, розміщених по 8 КА в трьох фазових площинах, які відрізняються один від одного довготою висхідного вузла орбіти. У кожній фазової площині КА розташовуються на круговій орбіті, елементи якої мають такі характеристики:

нахил 650;

висота 19 100 км;

період обігу 11 годині 15 хвилин. Така побудова дозволяє для безперервного рішення цільових завдань по черзі використовувати КА, які знаходяться в різних фазових площинах.

Таким чином, якщо перша фазова площина має довготу висхідного вузла 1 = 00, то друга і третя площині матимуть довготу висхідного вузла 2 = 1200 і 3 = 2400 відповідно. Тому час пусків РКН для виведення КА в різні фазові площини має відрізнятися на годин (24г / 3 = 8ч), наприклад 00.00.00, 8.00.00 і 16.00.00 декретної московського часу (ДМВ). Для забезпечення заданої точності виведення КА (абсолютна похибка довготи висхідного вузла фазових площин становить, як правило, не більше 10) затримка пуску РКН (так зване стартове вікно) не повинна перевищувати 4 хвилин (24 · 60 · 1/360 = 4 хв).

КА в фазовій площині повинні розміщуватися на рівновіддалених один від одного відстанях. Якщо припустити, що є можливість запустити всі 8 КА однієї фазової площині протягом доби, то запуски КА повинні здійснюватися через 1 годину 24 хвилини 22,5 секунди (11 год 15 хв / 8 = 1 ч хв 22,5 с). Таким чином, якщо перший КА запустити в 00.00 ДМВ, то останній, Малюнок 1.2 - Схема функціонування космічної системи восьмий, повинен бути запущений о 9 год 50 хв 37,5 с ДМВ (1 ч 24 хв 22,5с (8 1) = 9 год 50 хв 37,5 с).

Формування ОГ КА відбувається наступним чином. Блок, що складається з трьох КА, виводиться однією РН «Протон» в точку знаходження 2-го КА.

Тому час пуску РН - 1 година 24 хв 22,5 с ДМВ. Потім 1-й і 3-й КА за допомогою коректує рухової установки розлучаються в сусідні точки.

Для продовження формування даної фазової площині черговий блок з трьох КА може бути запущений тільки через добу (або будь-яке ціле число діб) і повинен бути виведений в точку 5-го КА (час пуску РН - о 5 год 37 хв 52,5 с ДМВ) . Потім 4-й і 6-й КА розлучаються в сусідні точки.

На практиці створення орбітального угрупування повного складу з КА займає тривалий період, який обчислюється роками. Побудова і нарощування угруповання КА проводиться відразу у всіх фазових площинах.

Це обумовлено тим, що, маючи угруповання з 12 КА (по 4 в кожній фазової площині), можна до 18 годин на добу використовувати систему «ГЛОНАСС» за цільовим призначенням.

Тепер коротко розглянемо особливості деяких найбільш широко використовуваних КС.

Космічні системи зв'язку 1. Для сучасної епохи характерний стрімке зростання інформації в усіх сферах діяльності людини. Крім розвитку традиційних засобів передачі інформації (телефонії, телеграфії, радіомовлення) виникла потреба у створенні нових її видів - телебачення, обміну даними в автоматичних системахуправління та ЕОМ, передачі матриць для друкування газет і ін.

Глобальний характер господарських проблем і наукових досліджень, Широка міждержавна інтеграція і кооперація у виробництві, торгівлі, науково-дослідницької діяльності, розширення обміну в галузі культури привели до значного зростання міжнародних і міжконтинентальних зв'язків, включаючи обмін телевізійними програмами.

Спорудження далеких наземних і підводних кабельних ліній вимагає величезних витрат всіх видів ресурсів. Значно більшою пропускною спроможністю, дальністю дії, можливістю перебудови для різних видів зв'язку має радіозв'язок. Однак радіолінії мають певними недоліками, що утрудняють у багатьох випадках їх застосування. Нові шляхи подолання властивих дальнього радіозв'язку недоліків відкрили запуски КА на орбіти штучних супутників Землі і створення на їх основі космічної системи зв'язку.

Космічна система зв'язку (КСС) призначена для забезпечення всіх видів телекомунікації (міжміського, міжнародного, міжконтинентальної), радіо- і телемовлення, передачі інформації в мережі Internet та ін. КСС називають ще супутниковою системоюзв'язку.

Практика підтвердила, що використання КА для зв'язку, особливо дальньої міжнародної і міжконтинентальної, телебачення і телеуправління, при передачі великих обсягів інформації дозволяє усунути багато труднощів, властиві традиційної радіозв'язку. При цьому можливе використання пасивної чи активної ретрансляції.

Для організації радіозв'язку в УКХ-діапазоні на досить великій території необхідно створення великої кількості проміжних ретрансляторів. Так як КА можна спостерігати одночасно з декількох пунктів, між якими повинен бути встановлений зв'язок, то він і може бути використаний для ретрансляції радіосигналу. Найбільш просте рішення - використання КА в якості об'єкта, що відображає спрямовані на нього радіохвилі. Такий принцип лежить в основі методу пасивної ретрансляції (рисунок 1.3).

КА зв'язку Малюнок 1.3 - Схема зв'язку за допомогою космічного апарату зв'язку за методом пасивної ретрансляції А, Б - передавальний і приймальний пункти, що працюють на частоті f1;

А1, Б1 - передавальний і приймальний пункти, що працюють на частоті f Сеанс зв'язку можливий тільки тоді, коли КА зв'язку знаходиться в зоні одночасної видимості передавача і приймача, а їх антени орієнтовані на КА. Сигнал частотою f1 від передавача А передається в напрямку КА. Бортова апаратура КА приймає сигнал, підсилює його і ретранслює на частоті f1 у напрямку на приймач Б, який забезпечує прийом сигналу, його посилення і використання.

Незважаючи на очевидну простоту, дешевизну і певні технічні переваги такої КСС (можливість одночасної роботи великої кількості кореспондентів, залежність якості зв'язку тільки від відбивної здатності КА), вона має серйозні недоліки. Зокрема, для підтримки стійкого зв'язку потрібна велика потужність передавальних і висока чутливість приймальних наземних пристроїв. Але навіть при виконанні цих умов радіолінії працюють недостатньо стійко, з великими перешкодами. Крім того, термін активного існування таких КА внаслідок зміни їх форми і погіршення відбивних властивостей виявився невеликим. Тому принцип пасивного відображення не знайшов подальшого розвитку в космічних системах зв'язку.

Утвердився і отримав широке поширення принцип використання КА зв'язку з активною ретрансляцією. В цьому випадку система зв'язку працює наступним чином (рисунок 1.4).

Малюнок 1.4 - Схема зв'язку за допомогою космічного апарату зв'язку за методом активної ретрансляції ЗСВ1 - зона спільної видимості КА зв'язку пунктами А і Б при висоті орбіти Н1;

ЗСВ2 - зона спільної видимості КА зв'язку пунктами А і Б при висоті орбіти Н2;

f1 - частота передачі до ретрансляції;

f2 - частота передачі після ретрансляції Станція I, що знаходиться в пункті А, через відповідні проміжні наземні системи (антени) посилає сигнали частотою f1 в напрямку А-Сна КА зв'язку, що знаходиться в зоні видимості пунктів А і Б.

На КА ці сигнали приймаються, посилюються і ретранслюються, але вже на частоті f2 в напрямку С-Б. На пункті Б отримані сигнали обробляються і по наземних каналах зв'язку надсилаються на станцію II.

Необхідність прийому і передачі ретранслятором КА великих потоків інформації на частоті f1 призводить до необхідності наявності широкосмугового приймального пристрою, в яке поряд з корисним сигналом проникають і перешкоди. Посилені і передані на частоті f2 перешкоди погіршують якість зв'язку. Тому сучасні ретранслятори оснащуються пристроями обробки (фільтрами), очисними корисний сигнал від перешкод.

принцип космічного зв'язкуз активною ретрансляцією передбачає установку на КА відповідних антен, прийомних і передавальних пристроїв, а також джерел живлення. Це дозволяє істотно зменшити потужність передавальних і чутливість приймальних наземних пристроїв.

Одним з ключових є питання про параметри орбіт КА. Для організації глобальної безперервного зв'язку в нашій країні, розташованій в північній півкулі, доцільно для розміщення КА використовувати високоеліптичного орбіти з періодом обертання 12 годин. Один КА, йдучи в апогей і повертаючись в перигей, може забезпечити взаємну видимість наших західних і далекосхідних територій протягом 8 годин. Для забезпечення безперервності зв'язку в систему КА на високоеліптичних орбітах включають чотири КА, так як за технологією управління один годину витрачається на перевірку стану КА шляхом телеметрірованія, включення ретранслятора і «втягування» його в режим при вході в зону видимості, а також на телеметрірованіе і вимикання при виході із зони видимості.

У певних діапазонах радіохвиль потреби в організації зв'язку не забезпечуються пропускною спроможністю каналів (стовбурів) одного КА (супутника-ретранслятора). У зв'язку з цим виникла необхідність збільшення кількості КА в ОГ і поділу для них зон обслуговування. Виявилося, що найбільша кількість абонентів знаходяться в смузі 40 ° - 60 ° північної і південної широт і для цих цілей найбільш зручна організація зв'язку з використанням КА, розміщених на геостаціонарних орбітах (рисунок 1.5). Окреслені на малюнку точки відповідають положенню КА на орбіті протягом доби.

КА зв'язку КА зв'язку Малюнок 1.5 - Орбітальний положення КА зв'язку на високоеліптичних і геостаціонарних орбітах: 0 - 24 - години доби Охарактеризуємо КА, що входять в КСС. Чотири КА типу «Блискавка»

(Рисунок 1.6) на високоеліптичного орбіті і чотири КА типу «Горизонт»

(Рисунок 1.7) або «Екран» (рисунок 1.8) на геостаціонарній орбіті забезпечують (з резервом) організацію глобального зв'язку в північній півкулі, а в південному - до широти 60 °.

КА зв'язку «Блискавка» оснащені апаратурою двох видів: службової (сервісної) і спеціальної. До службової бортової апаратури відносяться системи, прилади та агрегати загального призначення, що забезпечують працездатність космічного апарату, контроль його стану і управління ним в польоті незалежно від характеру виконуваних завдань.

Малюнок 1.6 - Космічний апарат зв'язку «Блискавка-2»

Малюнок 1.7 - Космічний апарат зв'язку «Горизонт»

Малюнок 1.8 - Космічний апарат зв'язку «Екран»

Склад і призначення службової бортової апаратури, яка, як правило, однакова для більшості КА, буде розглянуто в п.1.5.

До складу спеціальної бортової апаратури на КА «Блискавка» входять:

антени прийому і передачі сигналів Земля - ​​борт - Земля і пов'язані з їх роботою системи стеження і приводу антенних пристроїв. На КА є дві параболічні антени складаний гратчастої конструкції, що розкриваються після виходу КА на орбіту. Протягом усього польоту антени орієнтуються на центр Землі;

ретранслятор, що складається з прийомних, що перетворюють і підсилюючих пристроїв. На супутнику встановлено три ретранслятора:

основний і два резервних, які вигідно відрізняються в разі потреби основний.

Контроль положення КА в просторі, вимірювання параметрів руху, визначення параметрів орбіти і її коригування, прогнозування руху КА, перевірка стану і правильності функціонування бортових систем і їх діагностика, контроль витрачання енергоресурсів КА і дотримання встановленого температурного режиму, видача на борт КА поточних програм і разових команд, контроль їх проходження і виконання, а також деякі інші управлінські функції виконуються службами і засобами наземного комплексу управління.

КА типу «Екран», використання яких був розпочато в 1976 р, розміщуються на геостаціонарній орбіті і призначені для забезпечення телебачення і радіомовлення у віддалених регіонах. Так, зона обслуговування КА «Екран» з точкою стояння 90 ° східної довготи, простягається від Новосибірська до Якутська. При цьому забезпечується прямий прийом сигналів з КА на невеликі колективні антени спрощеного типу, що встановлюються безпосередньо на дахах будинків. При монтажі вони орієнтуються на геостаціонарній КА з точністю 1-3 °.

Відзначимо, що «стояння» КА «Екран» над заданим районом обслуговування повинно забезпечуватися з високою точністю: близько 0,5о-1о за широтою та довготою. При необхідності орбіта коригується за допомогою бортових мікродвигунів управління. Також високі вимоги пред'являються до систем орієнтації: відхилення КА від встановленого напрямку не повинно перевищувати 0,1о. Сучасна космічна техніка забезпечувати таку точність. Помилки в орієнтації бортових антен помітно зменшують зону обслуговування. Так, при помилці їх орієнтації на 1о зона телевізійного обслуговування складе лише близько 60% максимально можливої ​​величини.

Для забезпечення високої якостісигналу на сучасних КА зв'язку використовуються гостронаправлені бортові антени з шириною променя від 17 ° (глобальне охоплення) до 2о-4 °.

З 1967 року на базі КСС «Блискавка» в нашій країні експлуатується космічна телевізійна мережа «Орбіта» (рисунок 1.9).

Телевізійні сигнали з телецентру в Москві по наземних каналах зв'язку передаються на одну з наземних станцій КСС «Блискавка» і через його антену випромінюються на КА «Блискавка». Тут вони приймаються і ретранслюються відразу на всі приймальні станції мережі «Орбіта», що знаходяться в даний час в зоні видимості КА. Прийняті від КА станцією «Орбіта»

телевізійні сигнали по широкосмуговим кабельних лініях направляються на місцеві телецентри, які за допомогою своїх передавачів та телевізійних антен ретранслюють телевізійну програму на телеприймачі регіону.

Малюнок 1.9 - Схема телевізійних передач за допомогою КА «Блискавка»

в системі «Орбіта»

А - телецентр центрального телебачення;

Б - наземний канал зв'язку;

В - пункт зв'язку наземного комплексу «Блискавка»;

Г - КА зв'язку «Блискавка»;

Д - приймальна станція мережі «Орбіта»;

Е - місцеві телецентри і зони їх дії Станції мережі «Орбіта» розміщуються в круглих залізобетонних будівлях, дахи яких служать фундаментом для високоефективних параболічних антен з діаметром дзеркала 12 м. Порівняно невелика величина дзеркала, легкість і простота конструкції антени обумовлені досить високою потужністю передавача КА « блискавка ».

Допустимий діапазон швидкості руху наземної антени «Орбіта»

забезпечує впевнене супровід нею КА при будь-яких висотах і азимутах його положення щодо станції.

Розрахунки показують, що КА зв'язку, що знаходиться на о високоеліптичного орбіті з параметрами: нахил i = 65;

висота перигею Нп = 400 км, висота апогею На = 40000 км, період обертання Т = 12 год, здатний забезпечити одночасну видимість КА в західних і східних районах території РФ протягом 8 годин.

Велику роль в управлінні військами грають КСС військового призначення.

Так, їх використання в оперативному ланці «об'єднання - з'єднання»

забезпечує збільшення дальності зв'язку до 10 000 км і швидкості передачі інформації до 1500 біт / с.

Використання КСС дозволило зробити якісний стрибок в організації зв'язку. так, мобільний зв'язок, Ще недавно здавалася такою екзотичною, міцно увійшла в життя і стала доступною мільйонам людей протягом буквально одного десятиліття. Розвиток КСС буде направлено на подальше забезпечення глобальної стійкою і безперервного зв'язку абонентів різного рівня, збільшення пропускної здатності мереж зв'язку та організації багаторівневих телекомунікаційних просторів.

Космічні навігаційні системи 1. На Землі, морських шляхах і в навколоземному просторі безперервно збільшується число керованих об'єктів, що постійно потребують навігаційне забезпечення - точному визначенні їх місця розташування, курсу і швидкості руху. Сучасний рівень і особливо перспективи розвитку транспорту характеризуються значним розширенням зон комунікацій і зростанням швидкості транспортних засобів: освоєні надзвукові швидкості в цивільній авіації, значно підвищилися швидкості морських і океанських лайнерів, міжнародні авіалінії перетинають великі простори, що охоплюють всю земну кулю. Арктика і Антарктика, проникнення до центру яких ще недавно було актом героїзму і мужності, стали рядовим полем транспортних магістралей. Із зростанням обсягу, оперативності та значущості транспортних завдань підвищуються вимоги до якості навігаційного забезпечення. Багато об'єктів вимагають дуже частих навігаційних визначень з високою точністю в будь-який момент часу незалежно від метеоумов. Високі швидкості рухомих об'єктів викликають необхідність навігаційних визначень за обмежений час, а часто і в реальному масштабі часу.

Тому до сучасного навігаційного забезпечення пред'являються високі вимоги, основними з яких є:

глобальність, тобто можливість виконання навігаційних визначень в будь-якій точці земної кулі або навколоземного простору в будь-який час доби незалежно від стану погоди;

оперативність, тобто можливість виконання навігаційних визначень за час, що обчислюється хвилинами і навіть секундами, (в ідеалі - в реальному масштабі часу);

точність навігаційних визначень.

В основі будь-яких методів навігаційного забезпечення різних об'єктів лежать вимірювання їх розташування відносно будь-яких орієнтирів з відомими координатами.

У традиційних методах астронавігації як орієнтири використовуються Сонце, Місяць і зірки;

в методах наземної радіонавігації - радіомаяки з фіксованими відомими координатами;

в магнітних методах - полюса Землі.

В якості таких орієнтирів можуть бути використані і штучні космічні тіла, наприклад, космічні апарати, що знаходяться на орбітах штучних супутників Землі, якщо їх координати будуть відомі об'єктів, місце розташування і швидкість яких потрібно визначити.

Забезпечити виконання перерахованих вимог по глобальності, оперативності та точності за рахунок розвитку тільки традиційних методів навігації в повній мірі неможливо. Це обумовлено тим, що багато хто з них залежать від метеоумов, а використання радіомаяків не дозволяє охопити всі необхідні території.

Системи, в яких в якості орієнтирів обрані КА, що знаходяться на орбітах штучних супутників Землі, називаються космічними навігаційними системами (КНС). Вони призначені для визначення навігаційних параметрів (координат місця розташування і складових вектора швидкості) рухомих об'єктів (КА, літака, корабля, мобільного ракетного комплексу і т.п.) і передачі цих параметрів споживачеві. КНС відрізняються рядом особливостей, що дозволяють значно підвищити ефективність навігаційного забезпечення. Навігаційні визначення тут ведуться за вимірюваннями параметрів радіосигналів, випромінюваних КА. При цьому можна використовувати УКВ-діапазон, в якому можуть застосовуватися найбільш точні вимірювальні пристрої, що забезпечують високі точності вимірювання дальності та швидкості зміни цієї дальності щодо КА.

Глобальність КНС може бути досягнута шляхом включення в систему достатньої кількості навігаційних КА, що забезпечують можливість їх безперервного спостереження в будь-якій точці навколоземного простору.

Підвищення оперативності досягається за рахунок можливості одночасного спостереження декількох КА.

До складу КНС входять наступні складові (рисунок 1.10):

КК, що включає ОГ КА і засоби наземного комплексу управління (НКУ);

Спеціальні засоби на об'єктах, які потребують навігаційному визначенні, призначені для прийому необхідної інформації з КА, проведення вимірювань навігаційних параметрів і визначити ваше місце перебування і швидкості руху цього об'єкта.

Наземні станції ПКУ проводять вимірювання навігаційних параметрів КА. По лініях зв'язку ці вимірювання передаються в обчислювальний центр, де на основі їх обробки визначаються і прогнозуються параметри орбіт і різні поправки (наприклад, величини догляду шкал часу бортового годинника КА і ін.).

Параметри орбіт на кожний прогнозований момент часу, які прийнято називати ефемеридами КА, і різні поправки по каналах зв'язку передаються на станцію передачі команд. Станція з певною періодичністю передає їх на КА, де вони записуються в блоці пам'яті. На кожен навігаційний КА передається своя ефемеридна інформація, так як параметри орбіт різних КА і догляд бортового годинника будуть різними.

КА-2 КА- КА- КА- Малюнок 1.10 - Структурна схемаКНС 1 - вимірювальні засоби НАКУ;

2 - станції передачі ефемеридної інформації;

~ 3 - обчислювальний центр;

4 - споживачі;

Д - дальність;

Д - радіальна швидкість Кожен навігаційний КА безперервно випромінює радіосигнали і передає ефемеридних інформацію в реальному масштабі часу.

Споживач за допомогою радіотехнічних засобів приймає ефемериди, сигнали часу і одночасно вимірює навігаційні параметри КА (одного або декількох). Обчислювальний пристрій споживача обробляє отриману інформацію, розраховує його місце розташування (а якщо потрібно, то і швидкість його руху) і вводить поправки до даних інерційної або інших традиційних систем навігації, якщо КНС використовується в комплексі з ними.

Точність визначення місця споживача і його швидкості залежить від похибок визначення ефемерид, точності бортових годин, геометричних факторів, що характеризують взаємне розташування КА, і, нарешті, від похибок вимірювання навігаційних параметрів споживачем.

Так, для системи навігації ГЛОНАСС, опис якої дано в пункті 1.1, в наведено такі технічні характеристики:

точність визначення координат рухомого об'єкта - 100 м;

точність визначення координат нерухомого об'єкта - 10 м;

точність визначення складових вектора швидкості споживача - 0,15 м / с;

точність прив'язки ефемеридного часу до всесвітнього - 5 мс;

час першого навігаційного визначення - 1-3 хв, наступних визначень - 1-10 с.

Космічні навігаційні системи будуть розвиватися в напрямку створення на якісно новому рівні в інтересах вирішення широкого кола завдань навігації рухомих об'єктів, високоточної прив'язки при будівництві, геологічні дослідження, при проведенні кадастрових робіт, контролю за перевезенням цінних вантажів, проведенні аварійно рятувальних робіт і т.д. Навігаційне забезпечення набуватиме індивідуальний характер. Дедалі більшого поширення набувають засоби, що дозволяють об'єднати цифрові карти з високоточної прив'язкою поточного становища рухомих і нерухомих об'єктів, що визначається за допомогою КНС, із засобами передачі власних координатних сигналів. У перспективі КНС міцно увійдуть і в повсякденне життя.

Космічні метеорологічні системи 1. Інформацію про навколишнє середовище надають наземні федеральна і відомчі метеосеті, до складу яких входять авіаційні, корабельні, аеростатні метеосредства, автоматичні гідрометеорологічні станції (океанські, морські, річкові, наземні) і космічні метеорологічні системи (КМС).

Наземна гідрометеорологічна мережа складається з декількох тисяч метеорологічних і гідрологічних станцій і постів. Багато з них розташовані в важкодоступних районах. Для складання довгострокових і досить точних метеопрогнозів інформації від наземної метеорологічної мережі явно недостатньо. Багато в чому це обумовлено тим, що 71% поверхні Землі становлять океани і моря, а на інших 29% поверхні є величезні райони (гори, пустелі, джунглі і т. Д.), Де метеостанції рідкісні або їх взагалі немає. Це істотно знижує якість прогнозу погоди.

Мережа міжнародного обміну гідрологічної інформацією також недостатньо розвинута.

Отримання метеорологічної інформації за допомогою авіаційних, корабельних і аеростатних метеосредств проводиться поки епізодично і тільки по окремих маршрутах.

Успішний розвиток космічної техніки сприяло створенню КМС, що дозволяють істотно підвищити можливості отримання гідрометеорологічної інформації в порівнянні з традиційними засобами і поліпшити якість прогнозування.

КМС призначена для вирішення наступних завдань:

Отримання знімків хмарних полів земної кулі, здійснення контролю за зародженням та розвитком атмосферних процесів (циклони, урагани і т.п.), розпізнавання теплих і холодних повітряних мас;

Отримання розподілу температури і швидкості атмосферного повітря по вертикалі;

Вивчення радіаційного балансу системи «земля-атмосфера»;

Збір інформації від автоматичних метеорологічних станцій, розташованих у важкодоступних районах Землі і акваторії Світового океану, і від куль-зондів з подальшою передачею цієї інформації на відповідні пункти прийому або метеоцентри;

Ретрансляція обробленої інформації з метеорологічних центрів споживачам;

Забезпечення метеорологічною інформацією командувань видів ЗС РФ.

Структура типової космічної метеорологічної системи представлена ​​на малюнку 1.11.

Орбітальне угруповання найчастіше складається з 3 КА на геостаціонарній орбіті, що забезпечують огляд 90% земної поверхні, і 1 2 КА на приполярних орбітах з висотами в апогеї 700-2000 км.

Наземні командно-приймальні станції КМС подають команди на передачу інформації з КА, приймають її і передають в метеоцентр.

Малюнок 1.11 - Структура космічної метеорологічної системи 1 - метеорологічні КА;

2 - кулі-зонди;

3 - автоматичні гідрометеорологічні станції;

4 - станції безпосереднього прийому інформації;

5 - місцеві метеоцентри;

6 - споживачі метеоінформації;

- станції траєкторних вимірювань;

8, 9 - командно-приймальні станції;

10 - метеоцентр;

11 - контроль орбіт і програмування;

12 - обробка даних;

13 - аналіз і прогноз погоди;

14 - місцевий аналіз і прогноз;

15 - планетний аналіз і прогноз Станції траєкторних вимірювань ПКУ ведуть радиоконтроль і прогнозування орбіт, посилаючи результати розрахунків в метеоцентр, де по ним розробляються програми для командно-приймальних станцій. Метеоцентр за даними командно-приймальних станцій, станцій траєкторних вимірювань і наземних метеостанцій готує планетарний аналіз і прогноз погоди.

Регіональні та місцеві метеоцентри складають місцевий аналіз і прогноз погоди, використовуючи дані з КА і від метеоцентру.

Схема вітчизняної КМС «Метеор» представлена ​​на малюнку 1.12. Вона функціонує як невід'ємна складова Всесвітньої служби погоди. До складу ОГ входять 2-3 КА «Метеор», що знаходяться на приполярній орбіті, близькій до кругової, з наступними параметрами: нахил орбіти i = 82,5о;

висота орбіти h = 1200-1300 км. Інформація з космічних апаратів «Метеор» передається по глобальних системрадіозв'язку всім країнам учасникам Всесвітньої метеорологічної організації. Час активного існування КА - 2 роки.

Космічні апарати серії «Метеор» (малюнок 1.13) оперативно збирають і передають споживачам глобальну гідрометеорологічну інформацію, дані про радіаційну обстановку в навколоземному космічному просторі і про стан озоносфери. Ця інформація є основою для складання довгострокових прогнозів різних погодних явищ і дозволяє запобігати матеріальні збитки внаслідок поганих погодних умов на суму близько одного мільярда рублів щорічно.

Малюнок 1.12 - Схема метеорологічної системи «Метеор»

Малюнок 1.13 - Метеорологічний КА «Метеор»

КА «Метеор» забезпечує вирішення наступних завдань:

отримання в видимому і інфрачервоному (ІК) діапазоні зображень хмарності, поверхні Землі, крижаного і сніжного покривів, а також даних для визначення температури морської поверхні при безхмарним атмосфері і радіаційної температури підстильної поверхні;

отримання спектрометричних даних для визначення вертикального профілю температури, вертикального розподілу концентрації озону і його загального вмісту в атмосфері;

проведення радіаційних вимірювань на висоті польоту КА;

накопичення і передача за програмою або за командами в Головний центр прийому і обробки даних і Регіональні центри прийому і обробки даних в режимі відтворення і безпосередньої передачі наукової інформації;

безперервна передача на пункти прийому інформації локальних зображень хмарності і поверхні Землі у видимому та ІЧ діапазонах спектру в режимі безпосередньої передачі інформації, включення і функціонування на будь-якому витку всієї апаратури відповідно до програми роботи.

Передача локальних зображень хмарності і поверхні Землі у видимому та ІЧ діапазонах з КА на пункти прийому метеорологічної інформації здійснюється в режимі реального часу.

Телевізійні та інфрачервоні знімки дозволяють виявити особливості структури полів хмарності, недоступні спостереженнями з наземної мережі станцій, і робити висновки не тільки про становище, а й про еволюцію відповідних синоптичних об'єктів і повітряних мас. Використання цієї інформації дозволяє отримувати достовірний прогноз на період до доби.

На борту КА встановлено і актинометрична апаратура, призначена для вимірювання радіаційних потоків, що йдуть від Землі.

Перспективи розвитку КМС пов'язані з підвищенням якості прогнозу погоди, доведення тривалості достовірного прогнозування до 10 діб і більше, скороченням збитку від небезпечних погодних явищ, таких як тайфуни, урагани, шторми за рахунок підвищення точності, з якою визначаються райони дії цих явищ, і параметри, характеризують їх виникнення і розвиток.

Космічні системи попередження про ракетний напад 1. Створення систем попередження про ракетний напад (СПРН) було обумовлено, перш за все, необхідністю виявлення пусків балістичних ракет (носіїв ядерної зброї), націлених на територію країни. Це дозволяло вищому військово-політичному керівництву країни своєчасно отримувати інформацію про початок застосування ракетно-ядерної зброї противником.

Основні завдання, які вирішуються СПРН в нашій країні і в США, в цілому схожі:

раннє виявлення пусків балістичних ракет з території ймовірного противника і районів патрулювання підводних човнів.

оцінка координат стартів балістичних ракет і визначення можливих районів падіння головних частин.

спостереження за полігонними випробуваннями і навчальними пусками балістичних ракет, а також стеження за запусками космічних об'єктів.

контроль ядерних ударів по об'єктах ймовірного противника у воєнний час.

розвідка випробувань ядерної зброї в атмосфері в мирний час.

Космічні апарати, що входять до складу вітчизняної системи раннього попередження про ракетний напад, функціонують на високоеліптичних і геостаціонарних орбітах. ОГ КА може складатися з 4 6 КА на геостаціонарній або високоеліптичних орбітах.

СПРН постійно знаходиться в режимі бойового чергування і тримає під контролем основні ракетонебезпечних райони Земної кулі. Над кожним з таких районів (територія США, Європи, райони Тихого і Атлантичного океанів) знаходиться 1-2 КА. Інформація з КА, що знаходяться над східним півкулею, надходить на пункт прийому інформації, а також на мобільні станції прийому. З інших КА - ретранслюється на територію Росії через КА КСС.

КА забезпечують практично безперервний контроль території глобально по довготі і по широті приблизно 80 0 пд.ш. - 800 пн.ш. Час, необхідний для виявлення пуску балістичних ракет, не перевищує 1, хв, а через 2-3 хв інформація про пуск надходить споживачеві. Спеціальна апаратура, встановлена ​​на КА, дозволяє визначити координати старту балістичної ракети з максимальною помилкою 20 км, а місця падіння головних частин - з максимальною помилкою близько 100 км.

Основні напрямки вдосконалення СПРН пов'язані з підвищенням достовірності контролю ракетонебезпечних районів, оперативності доставки інформації споживачам, точності визначення координат місця старту і місць падіння головних частин.

Космічні системи спостереження 1. Особливості ведення воєн і збройних конфліктів в кінці 20-го і початку 21-го століть показали, що роль і масштаби використання космічних засобів при вирішенні завдань військового протистояння постійно зростають. Про це свідчить і участь понад 130 держав в космічної діяльності. 35 з них працюють над програмами з використання космічних засобів у військових цілях, а 17 мають власні космічні програми.

Першочерговими завданнями, для вирішення яких почали використовуватися космічні засоби в інтересах оборони, були завдання фото- і радіотехнічної розвідки, для чого створювалися космічні системи розвідки (КСР). Надалі, у міру розширення завдань і можливостей КА їх стали називати космічними системами спостереження (КСН).

Класифікація КА спостереження наведена на малюнку 1.14.

Крім розвідки і цілевказівки КСР вирішують завдання контролю договорів про скорочення озброєнь, забезпечення космічної інформацією всіх ланок управління військами, спостереження за районами локальних воєн і великих навчань та ін.

Космічні апарати СПОСТЕРЕЖЕННЯ розвідки соціально-економічні видовий екологічного моніторингу фотографічної метеоспостережень інфрачервоної радіо топографії лазерної радіотехнічної геодезії телевізійної рятувальної служби оптико-електронної Малюнок 1.14 - Класифікація космічних апаратів спостереження Розглянемо деякі види сучасних КСР.

Системи радіо- і радіотехнічної розвідки призначені для детального радіо- і радіотехнічного спостереження в інтересах міністерства оборони. Вони вирішують наступні завдання:

визначення місця розташування, основних характеристик і особливостей функціонування радіоелектронних засобів (РЕЗ) ймовірного противника;

постійний контроль за режимами функціонування РЕЗ спостереження за повітряним і космічним простором, центрів зв'язку і управління військами, а також за змінами загальної радіоелектронної обстановки на театрах військових дій;

перехоплення телеметричної інформації при проведенні випробувань балістичних ракет вірогідного противника.

У Російській Федерації для виконання цих завдань створена єдина система радіотехнічного спостереження. Основним способом бойового застосування системи є завчасне розгортання та підтримання безперервного функціонування встановленого в мирний і воєнний час складу ОГ КА на орбітах з параметрами: нахил i = 82,50;

максимальна (мінімальна) висота Hmax = 680 км (Hmin = 648 км);

період обертання Т = 97, хв. Гарантійний термін активного існування КА становить 12 місяців.

Система здійснює прийом і аналіз сигналів від активних джерел випромінювання, тобто сигналів засобів радіозв'язку і пеленгації, на частотах до МГц. При зоні огляду 400 спеціальна апаратура КА забезпечує точність прив'язки РЕЗ на місцевості до 3-5 м. При цьому час обробки інформації бортовими засобами складає 180 с, що забезпечує високу оперативність.

Системи оптичної та оптико-електронної розвідки призначені для оптико-електронного спостереження за діяльністю збройних сил ймовірного противника. Вони вирішують наступні завдання:

систематичне спостереження за станом і характером функціонування стратегічних об'єктів;

уточнення результатів планово-періодичної розвідки стратегічних об'єктів і територій;

контроль місця розташування і діяльності рухомих об'єктів стратегічних ударних сил;

оперативне уточнення даних про обстановку в районах локальних конфліктів і кризових ситуацій;

розвідка районів маневрів військ ймовірного противника;

систематичне спостереження за дислокацією і переміщенням військ та військової техніки;

контроль застосування ядерної зброї по територіям та об'єктам противника.

Для виявлення, упізнання, дешифрування і опису різних стратегічних об'єктів апаратура оптичної та оптико-електронної розвідки повинна мати досить високу роздільну здатність.

Деякі характеристики наведені в табл. 1.1.

З аналізу таблиці випливає, що апаратура з роздільною здатністю 3-5 м дозволить провести виявлення всіх об'єктів. Для дешифрування і опису потрібно апаратура з роздільною здатністю близько 0,5 м.

Таблиця 1.1 - Потрібна роздільна здатність апаратури оптичної та оптико-електронної розвідки, м Об'єкт Виявлення Впізнання Дешифрування Опис Мости 6 4,5 1,5 0, Радіолокаційні станції 3 0,9 0,3 0, Вузли зв'язку 3 1,5 0,3 0, Склади матеріалів 1,5 0,6 0,3 0, Місця розташування 6 2,1 1,2 0, військових частин Військові аеродроми - 90 4,5 1, Устаткування військово 6 4,3 3 0, повітряних баз Артилерія і тактичні 0,9 0,6 0,15 0, ракети Літаки 4,5 1,5 0,9 0, Штаби 3 1,5 0,9 0, ракети класу «земля-3 1,5 0,6 0, земля », зенітні установки Суду середнього розміру 7,5 4,5 0,6 0, Підводні човни на 30 6 1,5 0, поверхні Транспортні засоби 1,5 0,6 0,3 0, Мінні поля 9 6 0,9 0, Порти 30 15 6 Берегові лінії і ділянки 30 4,5 3 1, висадки морського десанту Дороги 9 6 1,8 0, Міські райони 60 30 3 Орбітальна угруповання КС оптико-електронної розвідки складається з 2 4 КА на низьких приполярних орбітах ( нахил i = 90-1000;

висоти перигея Нп = 300 км і апогею На = 1000 км), орбітальне угруповання КС радіолокаційної розвідки - з 2-4 КА на кругових орбітах (нахил i = 60-700;

висота Н = 700-800 км).

Сучасні наземні засоби систем космічної розвідки здатні обробляти і представляти інформацію командирам військових формувань до батальйону (дивізіону) включно від всіх видів космічної розвідки, крім фоторозвідки, протягом інтервалу часу від до 60 хвилин.

Аналіз військових операцій США і їх союзників в Перській затоці та Іраку в 1990-1991, 1998 і 2003 роках, на Балканах в 1998 році і Афганістані в 2002 році дозволяє зробити висновок про те, що космічним інформаційним системам (розвідки, зв'язку, навігаційного, топогеодезичного і метеорологічного забезпечення) належить провідна роль в бойовому забезпеченні дій військ. Події в Перській затоці в 1991 році (операція «Буря в пустелі») стали першим досвідом застосування космічних засобів у всіх фазах операції. До 90% інформації про збройних формуваннях Іраку надходило в війська об'єднаної коаліції від космічних систем різного призначення. В ході бойових дій була задіяна ОГ в складі 90 КА. Основні завдання, покладені на органи управління космічного командування в районі конфлікту, були пов'язані з розвідкою, забезпеченням зв'язку, навігаційному, топогеодезичному і метеорологічним забезпеченням, оцінкою результатів поразки об'єктів супротивника. Найбільш значну роль відіграли засоби космічної розвідки США. До початку бойових дій до складу ОГ КА розвідки входило КА, з яких 4 - видовий (оптичної і радіолокаційної), а решта - радіо- і радіотехнічної розвідки. Застосування космічної розвідки дозволило розкрити практично всі об'єкти сухопутних військ, систему базування Військово-повітряних сил, ракетних частин, а також об'єкти військово економічного потенціалу.

Військові дії на Балканах (1998 г.) і в Іраку (2003 рік) супроводжувалися використанням США і їх союзниками вже близько 120 КА різного призначення. Космічні системи зв'язку використовувалися всіма ланками управління, включаючи батальйон (дивізіон), окремий стратегічний бомбардувальник, Літак-розвідник, літак дальнього радіолокаційного виявлення АВАКС, бойовий корабель. У зоні конфлікту було розгорнуто понад 500 станцій космічної системи зв'язку. Крім того, використовувалася міжнародна космічна система зв'язку «Інтелсат».

Метеорологічні системи забезпечували отримання знімків земної поверхні з роздільною здатністю близько 600 м і вивчення стану атмосфери для складання короткострокових і середньострокових прогнозів погоди в районі військових дій, що дозволяло складати планові таблиці польотів і оперативно їх коригувати.

Коаліційні сили широко застосовували навігаційне поле, створене космічної навігаційною системою«Навстар». Використання системами управління крилатих ракет навігаційної інформації від КНС забезпечувало зниження кругового імовірного відхилення зі 150 м до 15 м, тобто точність підвищилася в 10 раз.

Досвід застосування вітчизняних космічних інформаційних системв ході контртерористичної операції в Чечні також підтвердив важливість космічного забезпечення бойових дій військ.

В останні роки, особливо в період конфліктів, в нашій країні і в США створювалися інтегровані міжвидові системи розвідки і зброї.

Концепція спільного і взаємопов'язаного за часом і простором застосування авіаційних засобів розвідки і поразки, космічних засобів розвідки, інтегрованих в єдину систему, є якісно новим етапом в розвитку високоточних систем розвідки і поразки.

Інтеграція інформаційних КСР з системами зброї, використання цивільних КА для вирішення військових завдань і навпаки (КА подвійного призначення), орієнтація на створення малих і надмалих КА, високоманеврових засобів їх виведення знаходять все більше застосування при організації і веденні збройної боротьби.

Одна з ключових завдань, вирішення якої повинні забезпечувати сучасні КСР військового призначення - інформаційна підтримка з космосу дій збройних сил. Це передбачає наступні два напрямки розвитку КС.

Перший напрямок - це створення КСР з високими оперативно тактичними характеристиками (точність, роздільна здатність, продуктивність, живучість і ін.).

Другий напрямок - доведення космічної інформації до нижчих ланок управління, а в перспективі - до кожного солдата.

Технічною основою першого напряму є вдосконалення ключовою складовою космічної системи - космічного комплексу.

Розглянемо коротко призначення і склад КК.

2 ПРИЗНАЧЕННЯ І СКЛАД РАКЕТНО-КОСМІЧНОГО КОМПЛЕКСУ Космічний комплекс: призначення і склад основних частин 2. Космічний комплекс являє собою сукупність функціонально взаємопов'язаних орбітальних і наземних технічних засобів, призначених для вирішення завдань в космосі і з космосу в складі космічної системи.

КК призначений для вирішення наступних завдань:

1) підготовка і запуск КА на задану орбіту;

2) прийом КА на управління на підставі телеметричної інформації про відповідність параметрів орбіти заданим значенням і стан бортових систем КА;

3) введення КА в льотну експлуатацію та зняття КА з експлуатації;

4) управління орбітальним польотом КА, контроль стану і оцінка якості функціонування бортових систем КА в польоті;

5) виконання цільових завдань в космосі і підготовка інформації для доставки споживачеві;

6) виявлення і обслуговування повертаються з орбіти елементів КА, а також відокремлюваних частин РН;

7) підтримання ОГ КА в необхідному складі.

Як було зазначено вище, КК є невід'ємною частиною КС.

Структура космічного комплексу представлена ​​на малюнку 2.1.

КК КПО ОГ КА РКК ПКУ Малюнок 2.1 - Структура космічного комплексу До складу КК входять елементи (складові), які дозволяють вирішувати зазначені вище завдання. Найважливішою складовою космічного комплексу є ОГ КА - сукупність КА, що функціонують на орбіті і призначених для вирішення поставлених завдань в рамках КК. До складу ОГ можуть входити один або кілька КА.

Як правило, назва КА, що входить до складу КК, присвоюється і самому КК. Наприклад, КА «Комета» та КК «Комета».

Управління орбітальним польотом КА (або орбітального блоку (ПРО), до складу якого входять КА і РБ), проведення сеансів зв'язку з КА, прогнозування місць приземлення спускаються і капсул здійснюється наземним комплексом управління. ПКУ різних КК входять до складу наземного автоматизованого комплексу управління (НАКУ). Таким чином, НАКУ здійснює керівництво всіма космічними апаратами (військового, дослідницького і соціально-економічного призначення) на всіх етапах польоту. НАКУ включає в себе мобільні і стаціонарні засоби обміну з космічними апаратами командно програмної, телеметричної і траєкторної інформацією, засоби зв'язку, а також кошти автоматизованого збору та обробки інформації з необхідним математичним і інформаційним забезпеченням. Засоби НАКУ розміщуються на Центральному командному пункті, центральних пунктах управління різними типами КА, балістичному центрі, центрі обробки телеінформації і командно-вимірювальних комплексах. Для управління польотом пілотованих космічних кораблів до складу НАКУ введений Центр управління польотом.

Основою управління польотом будь-якого КА є польотне завдання, яке визначає порядок і послідовність функціонування бортових систем КА, з урахуванням виникаючих потреб його оперативного зміни. Можна виділити три групи завдань управління польотом КА:

1) корекція орбіти на підставі надходить траєкторної інформації;

2) здійснення маневрів КА відповідно до польотного завдання;

3) контроль функціонування бортових систем КА на основі телеметричної інформації.

Пошуком, виявленням, забезпеченням посадки і післяполітний обслуговуванням повертаються з орбіти об'єктів (спускаються (СА), капсул, ступенів багаторазових РН, розгінних блоків і т.д.) і їх доставкою споживачам займається комплекс посадки і обслуговування. Слід зазначити, що КПО входить до складу не всіх КК, а тільки тих, для яких передбачено наявність повертаються з орбіти елементів.

Основними завданнями КПО є:

пошук і виявлення повертаються об'єктів;

розтин СА, витяг з них контейнерів, капсул, блоків та інших об'єктів з носіями інформації;

післяполітне обслуговування повертаються елементів;

висадка екіпажу з СА космічного корабля і надання йому першої допомоги (в разі необхідності);

погрузка СА на транспортний засіб і транспортування до місця призначення.

До складу КПО входять спеціально обладнані літаки, гелікоптери та інші транспортні засоби, засоби спостереження у видимому і інфрачервоному діапазонах і радіотехнічна апаратура прийому і передачі інформації.

Експлуатацію технічних засобів КПО здійснює персонал спеціальних пошукових частин і підрозділів космодромів.

Ракетно-космічний комплекс забезпечує рішення задач наземної експлуатації РН, КА, РБ, з яких ключовою є підготовка РКН до пуску та виведення КА на задану орбіту. За кількісним складом КСР, що входять до його складу, і за різноманітністю вирішуваних завдань, РКК займає особливе місце в структурі космічного комплексу.

Склад і призначення основних елементів РКК слід розглянути докладніше, так як саме вони складають основу об'єктів космічної структури космодрому.

2.2 Ракетно-космічний комплекс: склад і призначення основних елементів Ракетно-космічний комплекс призначений для підготовки РН, КА, РБ до застосування за призначенням і виведення КА (ПРО) на навколоземну орбіту.

Аналіз виконуваних РКК функцій показує, що всі вони можуть бути розділені на дві групи:

1) приведення бортових систем РН, КА, РБ в стан, що дозволяє провести пуск РКН у встановлений час, вивести КА на задану орбіту і забезпечити функціонування КА в польоті;

2) перевірка технічного стану бортових систем РН, КА, РБ і усунення виявлених несправностей.

Технологія всіх проведених при функціонуванні РКК робіт визначається конструкцією КСР. Обсяг і тривалість процесу підготовки РН, КА, РБ, ступінь автоматизації робіт і обробки їх результатів характеризують експлуатаційне досконалість КСР. При функціонуванні РКК вирішуються наступні завдання:

транспортування РН, КА, РБ і комплектуючих елементів з підприємства-виготовлювача або арсеналу на космодром;

зберігання РН, КА, РБ і комплектуючих елементів;

підготовка РН, КА, РБ на технічному комплексі та збирання РКН;

транспортування РКН на стартовий комплекс;

підготовка РКН до пуску на стартовому комплексі, заправка РН (і РБ) КРТ, пуск РКН.

До складу РКК входять ракета космічного призначення (при її наземної експлуатації), технічний, стартовий комплекси, а також комплекс засобів вимірювань, збору і обробки інформації і комплекс падіння відокремлюваних частин РКН (КПОЧ).

Ракетно-космічні комплекси є універсальними і входять до складу різних космічних комплексів. Технічний вигляд РКК визначається ракетою-носієм. Назва ракети-носія дає назву і самому РКК. Наприклад, РН «Протон» і РКК «Протон».

Структура РКК представлена ​​на малюнку 2.2.

КСІСО призначений для забезпечення контролю параметрів РКН і її складових частин при підготовці на ТК і СК, а також при польоті РКН на ділянці виведення, обробки, документування та розподілу інформації між споживачами. Основними функціями КСІСО є:

прив'язка вимірювань до єдиної шкалою часу;

автоматизований збір, обробка, відображення і документування інформації про параметри систем РКН на ТК і СК;

зовнішні траєкторні вимірювання на активній ділянці польоту РКН (на ділянці виведення) за допомогою радіолокаційних станцій;

прийом радіосигналів від системи телеметричних вимірювань РКН;

РКК РКН ТК СК КСІСО КПОЧ ТК РН ТК КА ТК РБ ТК КГЧ ТК РКН Малюнок 2.2 - Структура ракетно-космічного комплексу контроль стану і оцінка якості функціонування бортових систем РКН в польоті;

прийом сигналу про відділення КА від останнього ступеня РН або розгінного блоку;

прогнозування місць падіння відокремлюваних частин РН в районах падіння.

Устаткування КСІСО розміщено на технічному і стартовому комплексах, обчислювальному центрі космодрому, а також в спорудах вимірювальних пунктів (ІП), які розташовані поблизу стартових комплексів і уздовж траси польоту РКН. Необхідна їх кількість і розташування визначається умовами безперервного контролю польоту РКН і отримання інформації на протязі усієї ділянки виведення аж до відділення КА (ПРО) від РН. У ряді випадків функції ІП може виконувати КІК, якщо траса польоту РН проходить в зоні його видимості. Вимірювальні пункти і обчислювальний центр утворюють вимірювальний комплекс космодрому (ВКК).

Типовий ІП складається з командного пункту, апаратури системи єдиного часу, коштів траєкторних і телеметричних вимірювань, засобів зв'язку з екіпажами пілотованих КА, електронних засобів попередньої обробки інформації та ін. Вимірювальні пункти по каналах зв'язку передають інформацію в обчислювальний центр, в якому проводиться її обробка.

КПОЧ РКН призначений для пошуку відокремлюваних від РКН елементів (стулок головного обтічника, відпрацьованих ступенів РН, перехідників і т.д.), обстеження місць їх падіння, збору і утилізації, а також ліквідації наслідків зараження місцевості компонентами ракетного палива, що залишилися в баках ступенів.

Виведення КА на навколоземні орбіти з використанням багатоступеневих РН вимагає відчуження під райони падіння відокремлюваних частин РКН досить великих ділянок місцевості, розташованих уздовж траси польоту РКН. Як районів падіння використовуються, як правило, території з низькою інтенсивністю господарської діяльності. Ці ділянки в формі еліпсів або багатокутників займають значні площі на територіях Росії, Казахстану, Узбекистану, Туркменістану, а також в акваторіях Білого і Баренцового морів (для вітчизняних космодромів). При вході в щільні шари атмосфери або безпосередньо в місцях падіння відокремлюються частини РКН руйнуються, в результаті чого місце падіння піддається екологічно шкідливого впливу ряду факторів, серед яких найбільш значущими є протоки КРТ і засмічення поверхні землі фрагментами відокремлюваних частин РКН. До недавнього часу відведення земель під райони падіння не зустрічав серйозних труднощів. Розміри районів падіння призначалися, виходячи з принципу попадання в них практично всіх відокремлюваних частин. Однак останні роки характеризуються зростанням інтересу місцевих органів влади і населення, що проживає в безпосередній близькості від районів падіння, до екологічної ситуації в цих районах. Тому нагальними є проблеми утилізації впали відокремлюваних частин РКН, для вирішення яких необхідна відповідна технічна, методична та правова база.

Найважливішими елементами РКК, що забезпечують рішення задач наземної експлуатації РН, КА, РБ аж до пуску РКН, є технічний і стартовий комплекси, які, по суті, становить основу об'єктів космічної інфраструктури космодрому. Необхідність наявності ТК і СК зумовлена ​​прийнятої двоетапної стратегією підготовки РКН до застосування. Технологічне обладнання цих комплексів є базою, на якій здійснюється наземна експлуатація РКН. Детальна характеристика ТК, СК і інших ГКІ буде дана в розділі 2.

Класифікація РКК проводиться, як правило, за такими ознаками:

а) клас РН:

РКК для пуску РН легкого класу (РКК «Космос», «Циклон», «Старт», «Рокот»);

РКК для пуску РН середнього класу (РКК «Союз», «Блискавка», «Зеніт»);

РКК для пуску РН важкого класу (РКК «Протон», «Ангара»);

універсальний РКК для пуску РН різних класів (проектований РКК для пусків РН сімейства «Ангара», який повинен охоплювати класи РН від легкого до важкого);

РКК для пуску РН надважкого класу (РКК «Енергія», на даний час не експлуатується);

б) середовище та місце розміщення:

наземні (РКК «Старт», «Союз»);

підземні або шахтні (РКК «Рокот»);

надводні (РКК «Sea Launch»);

підводні (на базі РН типу «Штиль» атомних підводних човнів);

в) мобільність:

стаціонарні (РКК «Космос», «Блискавка»);

мобільні (РКК «Старт», «Штиль»).

Експлуатацію РКК здійснюють експлуатуючі організації Федерального космічного агентства і Міністерства оборони РФ.

Всі вищеописані складові РКК призначені для того, щоб забезпечити пуск ракети космічного призначення - найголовнішого елемента РКК. В системі експлуатації РКК саме РКН є об'єктом експлуатації. До складу РКН (рисунок 2.3) входять РН і космічна головна частина (КГЧ), яка, в свою чергу, складається з КА і РБ (складових ПРО), і складально-захисного блоку (СЗБ), призначеного для конструктивної і функціональної зв'язку КА ( і РБ) з РН і їх захисту від аеродинамічних навантажень в щільних шарах атмосфери. Основними складовими частинами СЗБ є головний обтічник (ГО) і перехідний відсік (ПО).

РКН РН КГЧ КА РБ СЗБ ПРО ПО ГО Малюнок 2.3 - Склад ракети космічного призначення Строго кажучи, СЗБ не повинен входити до складу космічної головної частини, оскільки скидається до виведення КА (ПРО) на орбіту.

РКН, призначена для виведення на орбіту пілотованого КА, обладнується системою аварійного порятунку, яка призначена для порятунку екіпажу в разі аварії РН. Так як аварія РН може супроводжуватися вибухом, то від системи потрібні високу швидкодію і оперативне видалення екіпажу на безпечну відстань. При спрацьовуванні системи аварійного порятунку, коли РКН знаходиться на пусковій установці, спусковий апарат з допомогою ракетного двигуна твердого палива відділяється від КА з прискоренням 50-150 м / с2 і виводиться на висоту 1-1,5 км, достатню для включення в роботу системи посадки .

Процес наземної експлуатації РКН і її складових багато в чому обумовлений їх конструктивними особливостями, які обумовлюють необхідність досить тривалого і трудомісткого процесу підготовки РКН до пуску. Нижче будуть розглянуті особливості РН, КА, РБ, які визначають технологію їх наземної експлуатації.

Наземна експлуатація РН, КА, РБ багато в чому зумовлює результати їх використання за призначенням. Якщо в ході цього етапу будуть виконані не всі передбачені заходи або будуть пропущені дефекти в бортових системахРН, КА, РБ, то це може привести до невиконання завдань космічного польоту. Орбітальним засобів і ракет-носіїв доводиться надавати високий рівень таких властивостей, які не будуть потрібні при їх застосуванні за призначенням, але які необхідні при наземної експлуатації. Зокрема, такі властивості РН, КА, РБ як збереженість, ремонтопридатність, транспортабельність і ряд інших реалізуються тільки при наземної експлуатації, а при льотної експлуатації вони вже не потрібні, і на перший план виходять безвідмовність і довговічність. Багато в чому ці обставини визначають вигляд РН, КА, РБ як об'єктів експлуатації.

РОЗДІЛ 2. ОСНОВИ ПРИСТРОЇ РАКЕТ-НОСІЇВ, розгінний блок І КОСМІЧНИХ АПАРАТІВ 3 ЗАСОБИ ВИВЕДЕННЯ Загальні відомості про ракетах-носіях 3. Перший в світі супутник Землі був запущений міжконтинентальної балістичної ракетою (МБР) «Р-7» 4. жовтня 1957 року. А вже для польоту в космос першого космонавта (12 квітня 1961 г.) треба було створення ракети носія «Восток» шляхом додавання до МБР «Р-7» верхнього ступеня - блоку Е.

Цим було започатковано етап використання МБР як нижніх ступенів створюваних РН - «Схід», «Союз», «Блискавка», «Космос», «Циклон», «Протон». Американці йшли тим же шляхом. Їх перший астронавт Джон Гленн був запущений 20 лютого 1962 року за допомогою МБР «Атлас». Причому, через більш жорстких умов навантаження МБР «Атлас» Джон Гленн відчував перевантаження на АУТ в два рази більші, ніж Юрій Гагарін.

Масштаб космічних програм зажадав розробки РН спеціально для вирішення конкретних завдань. Пілотований політ на Місяць ініціював створення унікальних РН «Н-1» у нас і «Сатурн-5» в США. Це був черговий прорив в нових технологіях, в розробці нових матеріалів, в електроніці (на «Сатурні» використовувалася перша в світі БЦВМ), в рішенні нових масштабних інженерних задач.

Вінцем розробки в СРСР спеціалізованих одноразових носіїв стала РН «Зеніт». З її допомогою можна було створювати орбітальні угрупованняКА протягом дуже короткого часу. Для цього був розроблений повністю автоматизований стартовий комплекс, що дозволяє здійснювати заправку і запуск РН за лічені години. Подібна задача виявилася не під силу американцям і цього нам теж не пробачили.

У вісімдесяті роки минулого століття почалося практичне здійснення ідеї багаторазових космічних систем (МКС). У США була створена частково-рятувати РН «Space Shuttle» (перший запуск в 1981 р), а в СРСР - РН «Енергія-Буран» (1988 р). Розробка цих виробів була пов'язана з черговою технологічною революцією як в США, так і у нас. Саме цим пояснюється виняткова дорожнеча МКС. Навіть США не впоралися з фінансовим гнітом. Незважаючи на приплив з збанкрутілої Росії дешевих вчених і інженерів, зменшити витрати на проект «Space Shuttle» до прийнятних розмірів не вдалося, і в 2011 році програма була закрита.

Зниження витрат по запуску КА слід шукати на шляху спрощення реалізації ідей, що підвищують ефективність ракет-носіїв. А цих ідей дуже багато, і ми їх згадаємо при розгляді пристрою РН.

Типовий склад РН представлений на малюнку 3.1.

Малюнок 3.1 - Типовий склад РН Корпус призначений для з'єднання в єдине ціле всіх складових частин РН і формує аеродинамічний вигляд. У перспективі він може бути таким, який має РН, представлена ​​на малюнку 3.2, хоча сама ця ракета за складом мало чим відрізняється від типової РН. Схема типової двоступеневої РН представлена ​​на малюнку 3.3.

Базовим елементом будь-якої РН є ступінь.

Малюнок 3.2 - Проект багаторазової космічної системи (МКС) «Venture Star»

Щаблем називається сукупність елементів конструкції, палива, двигунів і систем, які забезпечують розгін РН і відкидаються від неї після вироблення палива. РН, представлена ​​на малюнку 3.2, має тільки один щабель, тому у неї нічого не відкидається. Однак це поки недосяжна мрія, до якої, звичайно, треба прагнути.

Малюнок 3.3 - Схема типової двоступеневої РН Реальна ж щабель представлена ​​на малюнку -3.4. Вона виконана досить економно і ближче по конструкції до ступені, зображеної на схемі.

Баки включені в силову конструкцію на відміну від проекту МКС, де вони підвісні.

Малюнок 3.4 - Третій ступінь РН «Союз-2»

Однак, на схемі у 2 ступені паливні баки мають поєднане днище, що ще економніше, але це прийнятно для висококиплячих КРТ, а для кріогенних компонентів краще використовувати межбакового відсік, де можна розміщувати прилади системи управління, тим самим заощаджуючи на приладовому відсіку. Хвостовій відсік на 3 ступені РН «Союз» відкидається відразу після відділення попереднього ступеня (теж з метою економії).

На 3 ступеня РН «Союз-2» використовується високоекономічний маршовий РРД з поворотними камерами, чим забезпечується управління рухом.

Гальмування відпрацювала ступені здійснюється за рахунок витікання газів наддуву бака кисню через спеціальне сопло. Наддув ж бака відбувається подачею підігрітого гелію, що зберігається в балонах, розміщених в рідкому кисні. Таке рішення дозволяє зменшити масу балонів, оскільки гелій при кріогенної температурі займає істотно менший обсяг.

Вже згадана щабель становить окремий ракетний блок і носить назву «блок І». А перша сходинка у РН «Союз» складається з чотирьох окремих ракетних блоків - Б, В, Г і Д. Це пов'язано з тим, що перший і другий ступені РН «Союз» (рисунок 3.5) пов'язані з паралельною схемою (пакет), а друга і третя - по послідовної (тандем).

Послідовна схема (тандем) найкращим чином підходить для одноразових РН. При цьому забезпечується менше, ніж у РН пакетної схеми, аеродинамічний опір, ЖРД працюють на режимах ближче до розрахункового, досягається більш висока масове досконалість, виникають менші обурення при поділі ступенів.

Пакетна схема народилася на зорі космічної ери через неможливість створити двигун великої тяги, потрібної для першого ступеня РН тандемной схеми. А зв'язка пакета з п'яти блоків, які працюють у землі, вирішувала цю задачу.

Однак, створювалися проблеми для другого ступеня. По-перше, ЖРД, розрахований для функціонування в порожнечі, повинен працювати у землі з перерасшіренія, а по-друге, в момент відділення першого ступеня баки вже напівпорожні, що знижує масове досконалість.

Малюнок 3.5 - Компонування РН «Союз-2»

Разом з тим, пакетна схема знайшла широке застосування у сучасних РН з метою надання їм універсальності. Установка бічних ступенів (прискорювачів) підвищує вантажопідйомність РН. Цей принцип реалізується при створенні РН «Ангара» на базі універсального ракетного модуля (УРМ) (рисунок 3.6).

Малюнок 3.6 - Універсальний ракетний модуль УРМ- на базі ЖРД РД Сімейство ракет-носіїв «Ангара» включає в себе носії декількох модифікацій в діапазоні вантажопідйомності від 2 т ( «Ангара 1.1») до 25 т ( «Ангара А5») на низькій навколоземній орбіті (при старті з космодрому "Плесецьк") (рисунок 3.7).

Малюнок 3.7 - Моделі ракет-носіїв сімейства «Ангара»

Різні варіанти «Ангари» реалізуються за допомогою різного числа універсальних ракетних модулів (УРМ-1 - для першого ступеня, УРМ-2 - для другої і третьої) - один модуль УРМ-1 для носіїв лгкого класу ( «Ангара 1.1 і 1.2»), три - для носія середнього класу ( «Ангара А3») і п'ять - для носія Тяжлов класу ( «Ангара А5»). Довжина УРМ-1 становить 25,1 м, діаметр 2,9 м, маса з заправленим паливом 149 тонн. УРМ-1 комплектується киснево-гасових двигуном РД-191, а УРМ-2 - РД-0124а. Для підвищення масової ефективності передбачається використовувати метод переливу компонентів палива між ступенями ракети з тим, щоб в момент відділення бічних блоків в центральному блоці паливні баки були повними. Мало того, розглядається можливість порятунку УРМов першого ступеня, для чого йде відпрацювання системи порятунку на базі УРМ багаторазової РН «Байкал».