Устройство передачи телеметрической информации с борта спускаемого космического аппарата

Устройство передачи телеметрической информации с борта спускаемого космического аппарата

Реферат

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для передачи телеметрической информации с борта спускаемого космического корабля в плотных слоях атмосферы в условиях образовавшейся плазмы.

Общей проблемой современной пилотируемой космонавтики является создание канала связи (радиоканала) спускаемого космического аппарата по баллистической траектории, а также по любой другой, особенно в нештатной ситуации с пунктом управления ЦУПом (центральный пункт управления). Трудность в том, что вокруг спускаемого аппарата в силу большой скорости спуска (до 4 км/с) образуется плазма, которая приводит к ионизации воздуха и возникает эффект "металлического каркаса", при этом электромагнитные лучи РЛС, отражаясь от него, приобретают турбулентность, т.е. вихревое состояние, поэтому нелегко, а практически невозможно определить точные координаты спускаемого аппарата. Аналогичная картина происходит и с радиоканалом связи между аппаратом и ЦУПом и наоборот. Поэтому спускаемый аппарат летит в режиме радиомолчания до момента гашения скорости, т.е. практически до открытия тормозных парашютов. Но информация о текущих технических параметрах спуска как внутри кабины, так и о физических параметрах членов экипажа крайне важна (самочувствии).

Технической задачей изобретения является построение устройства передачи текущей телеинформации важнейших параметров с борта спускаемого аппарата в ЦУП или в поисково-спасательные службы.

До настоящего времени эта задача не решена.

Технический результат достигается за счет выброса телезондов с передатчиками связи за пределы плазменной оболочки аппарата, на которых записана текущая информация.

Для решения поставленной задачи предлагается:

Устройство передачи телеинформации со спускаемого космического аппарата-капсулы содержит камеру телезонда, телезонд, крышку камеры, два вышибных заряда, при этом корпус камеры наглухо прикреплен к внутренней поверхности корпуса капсулы и закрыт крышкой камеры, снаружи корпус камеры имеет теплозащитную оболочку; внутри камеры расположены телезонд и вышибные заряды, причем первый вышибной заряд находится под телезондом, а второй - под крышкой камеры; число телезондов в капсуле определяется временными промежутками, через которые требуется передавать телеинформацию; камеры запусков телезондов располагается с тыльной стороны спускаемого космического аппарата и зонды выстреливаются в сторону, противоположную направлению спуска, или выстреливаются в боковые стороны спуска, при этом крышка камеры отстреливается чуть в сторону, освобождая дорогу телезонду.

На фиг. 1 представлено устройство, на котором изображено:

1 - корпус камеры, в которой находится телезонд,

2 - собственно телезонд,

3 - первый вышибной заряд,

4 - крышка,

5 - корпус капсулы,

6 - разъемы,

7 - теплозащитная оболочка,

8 - второй вышибной заряд,

- информационные входы-входы технической информации (давление, температура, влажность и пр. внутри спускаемого аппарата, ускорение, угловые скорости, перегрузка и пр., также важные электрические параметры),

- информационные входы физиологических параметров каждого космонавта (пульс, температура, артериальное давление и пр.).

Источник питания телезонда и детонаторы вышибных зарядов условно не показаны.

Устройство имеет следующие соединения: корпус камеры 1 наглухо прикреплен к корпусу капсулы 5 и закрыт крышкой 4, снаружи корпус камеры 1 покрыт теплозащитной оболочкой 7, внутри корпуса камеры расположены телезонд 2 и два вышибных заряда: первый вышибной заряд 3 находится под телезондом 2, второй - под крышкой 4, корпус 1, телезонд 2 и вышибные заряды 3 и 8 соединены разъемами 6 (всего 4 шт.) с микропроцессором капсулы, на который подается вся информация о физическом состоянии членов экипажа и основных параметрах систем спускаемой капсулы.

Всего телезондов может быть от 5 до 12, в зависимости от того, через какие промежутки времени ЦУПу требуется телеинформация.

Выстрел телезондов происходит следующим образом.

С тыльной части спускаемой космической капсулы по направлению спуска размещены герметические камеры в количестве N штук по числу временных отрезков, через которые передается телеинформация. По началу спуска капсулы включается питание телезондов и его МК обрабатывает техническую и физиологическую информацию и непрерывно перезаписывает ее в ОЗУ телезондов 2. По сигналам центрального компьютера аппарата (по заранее записанной программе) поочередно, начиная с первой камеры, включается вышибной заряд и отстреливается крышка 4, затем через несколько миллисекунд и выстреливается телеозонд. Телеозонд выходит из плазменного следа аппарата и передает телеметрическую информацию; через определенный промежуток времени отстреливается следующий телезонд и т.д. Так как в настоящее время аппараты спускаются по баллистической траектории с высоты порядка 100-200 км, а плазма при спуске начинает образовываться с высоты ≅ 80 км, при этом скорость спуска при входе в плазму ≅ 4 км/с, а в момент раскрытия парашютной системы она падает до 200 км/ч (56 м/с), время спуска составляет ≅ 120 с. Отсюда оптимальное число телезондов можно назначить равным Y, т.е. передаваемая телеинформация происходит каждые 30 с, что вполне достаточно для оценки обстановки в аппарате.

Теплоизоляционная оболочка камеры служит для того, чтобы после отстрела телезонда плазма (ионизированный воздух) не проникла через камеру внутрь спускаемой капсулы, т.к. крышка камеры отстрелена.

Объем телезонда определяется исходя из размера его электронной части и батареи питания, при современном уровне микроэлектроники ≅ 1дм³, а масса 1 кг.

При отстреле и спуске каждого телезонда выпускается его антенна и непрерывно передает телеинформацию с указанием времени ее получения (записи ее в телезонд).

Т.О. видим, что связь во время спуска космического аппарата-капсулы с ЦУПом односторонняя, но этого в большинстве случаев достаточно, т.к. за время спуска, если ЦУПу, что-то нужно передать экипажу, то, во-первых, ничего нельзя сделать, т.к. спуск неуправляем, а, во-вторых, время спуска определяется единицами минут, поэтому ничего экстраординарного ожидать нельзя.

Но предлагаемая односторонняя связь капсулы с ЦУПом очень важна с медицинской точки зрения. Как показала практика, у спускаемых космонавтов очень разная реакция на спуск, так, у итальянского космонавта в составе российского экипажа проявился ярковыраженный рвотный рефлекс, у других - нервная реакция типа агрессивность и несколько других нештатных ситуаций, о которых ЦУПу и поисково-спасательной команде при встрече необходимо знать заранее, чтобы при приземлении капсулы принять необходимые меры.

1. Устройство передачи телеинформации со спускаемого космического аппарата-капсулы содержит камеру телезонда, телезонд, крышку камеры, два вышибных заряда, при этом корпус камеры наглухо прикреплен к внутренней поверхности корпуса капсулы и закрыт крышкой камеры, снаружи корпус камеры имеет теплозащитную оболочку; внутри камеры расположены телезонд и вышибные заряды, причем первый вышибной заряд находится под телезондом, а второй - под крышкой камеры.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что число телезондов в капсуле определяется временными промежутками, через которые требуется передавать телеинформацию; камеры запусков телезондов располагаются с тыльной стороны спускаемого космического аппарата и зонды выстреливаются в сторону, противоположную направлению спуска, или выстреливаются в боковые стороны спуска, при этом крышка камеры отстреливается чуть в сторону, освобождая дорогу телезонду.