"Однобитовая" эпопея в Дальнем космосе

Тип работы:
Реферат
Предмет:
История. Исторические науки


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

& quot-Однобитовая"- эпопея в дальнем космосе
Ключевые слова:
космическая связь, исследования Венеры.
Описываются события 1967 г., связанные с доставкой в атмосферу Венеры первой советской автоматической межпланетной станции & quot-Венера-4"-. Рассмотрены вопросы организации межпланетной связи в условиях неопределенности прохождения радиосигналов через атмосферу Венеры. Отмечена роль & quot-человеческого фактора& quot- в решении сложных технических и организационных задач и огромный эмоциональный подъем, завершивший эту работу.
Березкин В. В. ,
ОАО & quot-Российские космические системы& quot-, vlaberezkin@nambler. ru
Недавно в Интернете я наткнулся на небольшую статью: & quot-Полвека назад СССР далеко опередил США в исследовании Венеры& quot- [1 ].
В то время я только начал работать в научно-исследовательском институте, который сегодня называется ОАО & quot-Российские космические системы& quot-, непосредственно занимавшейся вопросами дальней космической связи. Мне представилось, что в настоящее время найдется контингент читателей, которому будет интересно узнать про некоторые детали, касающиеся начальных этапов этой очень успешной, хотя и позабытой, эпопеи.
После ряда неудач первый успешный пуск советской автоматической межпланетной станции (АМС), предназначенной для исследования Венеры, состоялся в июне 1 967 г. После четырех месяцев полета стало ясно, что АМС работает нормально, приближается к планете и готова выполнить свою задачу. АМС была названа & quot-Венера-4"-.
Мне бы хотелось изложить собственное видение ситуации, которая складывалась вокруг подготовки и проведения процесса припланетного сеанса связи АМС с точки зрения молодого специалиста, которому непосредственно с вузовской скамьи пришлось заняться достаточно нестандартными задачами обеспечения работы космической радиолинии в части наземных устройств выделения информации.
По программе полета предусматривалось два этапа припланетного сеанса связи:
а) Прием информации с орбитального аппарата (ОА) при его приближении к атмосфере планеты и после отделения от него спускаемого аппарата (СА) —
б) Продолжение приема информации с СА непосредственно из атмосферы Венеры.
При разработке программы разгорались жаркие дискуссии о возможных методах (и вообще возможности) приема сигнала с ОА и, особенно, с СА. Предлагалось даже вообще отказаться от передачи информации, а передать просто один мощный импульс из атмосферы и это уже было бы большим техническим достижением (И.А. Крыльцов — начальник лаборатории института). Были так же настойчивые предложения ограничиться передачей немодулированной несущей частоты и по оценке ее параметров составить хоть какие-то представления о модели атмосферы Венеры.
Основная структура радиосигнала — хорошо зарекомендовавший себя на межпланетных трассах способ модуляции КИМ-ЧМ на поднесущих с & quot-остатком"- несущей. Эту структуру и решили применить для передачи информации с ОА со скоростью передачи 64 бит/ с при ненаправленной бортовой антенне. Такая же структура первоначально предполагалась основной для передачи информации с СА, но с меньшей скоростью — 1 бит/с.
Насколько позволяла существовавшая тогда модель атмосферы Венеры, можно было прогнозировать высокий уровень нестационарности параметров сигнала посадочного аппарата из-за различного рода турбулентностей, порывов венерианского ветра, относительно быстрого движения СА при входе в атмосферу до раскрытия парашюта, скачка
частоты при раскрытии парашюта и при возможном ударе о поверхность планеты. Кроме того предусматривалась возможность скачков частоты при аварийном переключении бортовых комплектов задающих генераторов, что было предусмотрено программой работы.
Подсознательно чувствовалось, что когерентные методы приема в данном случае далеко не оптимальны, и нужно предложить какое-то другое решение. Первым эту мысль четко сформулировал обладавший высокой технической интуицией Ю. К. Ходырев, отвечавший за программу начальник подразделения института, который настоял на том, чтобы был предусмотрен второй режим работы СА с простой частотной манипуляцией. Буквально, чуть ли не на & quot-подножке уходящего поезда& quot- в бортовые задающие генераторы успели впаять по варикапу — элементу с электрически изменяемой емкостью и завести на них двоичный код от телеметрической системы.
В лаборатории Н. В. Четыркина (его помощники — Э. С. Нициевский и Б.Н. Андреев) на базе имевшегося панорамного прибора одногерцовых камертонных фильтров автор настоящей статьи разработал демодулятор с параметрами, согласованными с нашими представлениями о свойствах сигнала, принимаемого из атмосферы планеты.
Прием сигнала производился на наземном измерительном пункте НИП-16 в Крыму вблизи г. Евпатории с помощью известной многоэлементной антенной системы АДУ-1000.
Дискуссии о том, какой из методов практически использовать, велись и во время перелета. Живое участие в этом принял Е. Я. Богуславский (заместитель
главного инженера института), который, находясь на НИП-16 в связи с совершенно другими обстоятельствами, получил указание очень скрупулезно и достаточно жестко проинспектировать наш технический уровень и возможности по обеспечению припланетного сеанса. Рассуждениями на бумаге и демонстрацией реальной аппаратуры мы смогли достаточно уверенно убедить его в целесообразности выбора метода частотной манипуляции в качестве основного режима и в своей готовности практически обеспечить прием в этом режиме. Был даже специально организован сеанс передачи с АМС с имитацией режима спуска и неоднократным переключением двух комплектов задающих генераторов и двумя видами модуляции в одном сеансе, после которых и была окончательно прекращена дискуссия о методе передачи и приема.
Убедившись, что наша радиосистема в данной ситуации является ключевой, к нам часто заходил ПН. Бабакин — главный конструктор НПО им. С. А. Лавочкина, создатель АМС. Он отличался простотой, ездил вместе с рядовыми сотрудниками в автобусе на близлежащий пляж и не гнушался обсуждать детали предстоящего посадочного сеанса с рядовыми инженерами. Лично меня несколько удивил его ассоциативный подход к задаче прогноза изменения сигнала по частоте. Хотя, насколько я знал, он имел радиотехническое образование, но все-таки постоянно сводил вопрос к модели планетарного редуктора-дифференциала, у которого скорость вращения выходного вала можно независимо регулировать со стороны шестерен-сателлитов.
Много крови нам попортило непредсказуемое пропадание сигнала на трассе перелета (на несколько недель). При разборе ситуации (что виновато: бортовая или наземная аппаратура) мы заняли жесткую круговую оборону — виноваты не мы. Как потом оказалось, причиной был провал в диаграмме направленности бортовой антенны, вроде бы появившийся в процессе вывода АМС на межпланетную трассу (из-за высокотемпературных воздействий в атмосфере).
Еще одним сложным моментом был производственный. Штатный посадочный комплект аппаратуры, предназначенный для НИП-16, на заводе начали изготавливать только тогда, когда стало ясно, что АМС уверенно идет к цели. Результатом была поставка этого комплекта на НИП-16 лишь за две недели до даты посадки! Не буду описывать, во что вылились работы по доведению этого комплекта до приемлемого уровня, но мы даже накануне посадки успели провести достаточно жесткий тренинг операторов с имитацией возможных ситуаций во время предстоящего сеанса. Прогноз по частоте сигнала с орбитального аппарата оказался достаточно плохой, и мы с огромным напряжением удерживали сигнал с необходимой точностью. Во всяком случае, было сделано все, чтобы для многочисленных и весьма высокопоставленных зрителей (в том числе М. В. Келдыша — президента АН СССР и С. А. Афанасьева — министра Общего машиностроения), находящихся на командном пункте и в демонстрационном зале, наши трудности были абсолютно незаметны. Здесь я приведу небольшой отрывок из ярких и эмоциональных воспоминаний Б.Е. Чер-тока [2], который за несколько лет до описываемых событий стоял у истоков этой работы, а теперь был приглашен на НИП-16 в качестве почетного гостя:
& quot-… Пожалуй, это был для каждого из участников, непосредственно причастных к созданию межпланетных венериан-ских аппаратов, управлению их полетами, один из самых счастливых дней со времен полета первого спутника. Подобные чувства коллективного счастья я испытывал, когда впервые проявлялась фотография обратной стороны Луны и когда после одиннадцати неудач наконец осуществили мягкую посадку и передали панораму с поверхности Луны. Но, то была близкая и, в общем, хорошо знакомая Луна.
А в этот день мы узнали за один час снижения СА на парашюте о скрытых под облаками Венеры тайнах больше, чем открыла наука за предыдущие столетия. Судьба наградила всех нас, собравших-
ся тогда на НИП-16, щедрым подарком за многолетний тяжкий труд. Счастье научного открытия не может быть полным. Вот и тогда, чуть успокоившись, мы начали сетовать, что СА до поверхности, видимо, не дошел и был раздавлен внешним давлением. Из планетологов ну никто не рассчитывал, что оно будет больше пяти атмосфер! Оказалось, что больше девяти, но, сколько же в действительности? Было досадно, что датчики давления дошли до упора, что отказал радиовысотомер, что пока не понятен химический состав облаков. … "-
Послесеансовый эмоциональный подъем был действительно очень высок.
Я, например, наблюдал как С. А. Афанасьев и Е. Я. Богуславский, спускаясь с лестницы здания КП, широко улыбаясь, как мальчишки, локтями толкали друг друга в бока.
Не буду останавливаться на научно-технических результатах этого события.
Об этом сказано уже достаточно много. Скажу только, что, например, наши планетологи активно использовали полученные результаты, публикуя их и участвуя в различных конференциях международного уровня.
Для нас на этом этапе заключительной точкой стал великолепный банкет, устроенный для участников работы в Евпатории в ресторане & quot-Золотой пляж& quot-. Собственно запомнился не столько сам банкет, а то, что на нем & quot-улыбнулось счастье& quot- познакомиться и пообщаться с Ю. А. Гагариным, который выразил свое восхищение как результатами работы, так и тем, как она была организована и проведена. Его заключительными словами в тот вечер были: & quot-Всегда бы так!& quot- - имелась в виду трагедия с полетом В. М. Комарова, случившаяся весной этого же года.
Я пропускаю особенности, связанные с запусками АМС & quot-Венера-5, 6, 7& quot- и других, замечу только, что поверхности планеты мы достигли на & quot-Венере-7"- (1970) [3].
Остановлюсь на некоторых моментах, которые сопутствовали последнему полету АМС из этой серии (& quot-Венера-8"-, 1972).
В начале припланетного сеанса, при переходе на прием информации со спускаемого аппарата, у офицера с центрального командного пункта сдали нервы и он, вопреки предварительной договоренности и здравому смыслу, решил нам помочь и маневром частоты (как это было заведено при сеансах связи на трассе) поставил сигнал в номинал. Таким образом, начальный участок приема информации был испорчен. Кроме того, из-за повышения температуры на борту при входе в атмосферу, начались нештатные переключения бортовых задающих генераторов, что приводило к скачкам частоты в несколько десятков герц. К этой ситуации мы готовились еще на & quot-Венере 4& quot-, но произошла она только при последнем пуске.
Однако дальше все прошло штатно. Все заинтересованные специалисты получили & quot-свое"- и разъехались по домам. НИП-16 опустел. Я по своей инициативе попытался восстановить испорченные участки, но из-за небывалой жары (тогда кондиционеров не было) остановился уникальный магнитный регистратор, на котором регистрировался сигнал по промежуточной частоте. Ко мне ни каких во-
просов не было, и я принял решение возвращаться в Москву. Но все оказалось не так просто.
Последняя посадка была осуществлена на освещенную сторону Венеры. И на СА впервые были установлены датчики освещенности. И по закону & quot-падающего бутерброда& quot- испорченные при приеме участки пришлись на часть данных с этих датчиков. Вопрос имел принципиальное значение, и этими результатами очень интересовались американцы. В обмен они готовы были предоставить нам уточненные эфемериды планет, полученные по результатам их радиолокации. По этой причине, по настойчивым просьбам академика М. В. Келдыша и В.А. Котель-никова, наш главный конструктор М. С. Рязанский предпринял все необходимые меры и я, на следующий после приезда день, был направлен обратно на НИП-16 в сопровождении разработчика магнитофона В. А. Стрижевского.
В аэропорту мы неожиданно встретились с директором нашего института Л. И. Гусевым, который летел в Крым на отдых. Он подтвердил, что настойчивость по данному вопросу проявил М. В. Келдыш и даже попросил прислать в санато-
рий записку по результатам работы.
По прибытии на НИП-16, В.А. Стри-жевский отключил датчики, которые блокировали работу магнитофона при высокой температуре и мы, путем многократного его перезапуска и тонкой подстройки синтезаторов частоты, смогли компенсировать неуместный маневр частоты, состыковать моменты переключения бортовых задающих генераторов и, в конечном итоге, дешифровать злополучные участки.
На этом & quot-однобитовая"- венерианская эпопея закончилась, проложив путь АМС нового поколения и качества, передавшим видеопанорамы с ее поверхности уже с килобитовыми скоростями.
Но это уже совсем другая история.
Литература
1. www. svpressa. ru/society/article/3882/
2. Черток Б. Е. Ракеты и люди. — М: Машиностроение, 1999. — Книга З.
3. Асюшкин В. А., Гершилов П. А. и др.
Автоматические космические аппараты для фундаментальных и прикладных научных исследований. — М.: МАИ ПРИНТ, 2010. — С. 158−209.
& quot-One-bit"- epic in deep space
V.V. Berezkin (Beryozkin),
JSC & quot-Russian space systems& quot-, Moscow vlaberezkin@nambler. ru
Abstract
The events are described which have occurred in 1 967 and are connected with delivery of the first Soviet automatic с доставкой в атмосферу interplanetary station & quot-Venus-4"- into the Venus atmosphere. The questions of organizing the interplanetary communication in condition of ambiguity of propagation of radio signals through the Venus atmosphere are considered. Отмечена the crucial role of & quot-human factor& quot- in solution of the very complicated technical and organizational tasks and enormous enthusiasm, finalizing this work.
Keywords: space communication, Venus exploration.
References
1. www. svpressa. ru/society/article/3882.
2. Chertok B.E. Rockets and People. M: Mechanical Engineering, 1 999. Vol. 3.
3. Asyushkin V.A., Gershilov P.A. Automatic spacecraft for fundamental and applied research. Moscow, Aviation Institute PRINT, 2010. P. 158−209.
T-Comm #2−2013
13

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой