Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Шебшаевич В.С. Радиотехнические методы и средства контроля траекторий искусственных спутников Земли и космических ракет

.pdf
Скачиваний:
12
Добавлен:
29.10.2023
Размер:
4.7 Mб
Скачать

II

ряются либо горизонтальны© координаты

(азимут

/7 и

высота

h

) , либо

экваториаль­

ные координаты

(часовой

угол t

ш склоне­

ние £

) пеленгуемого

объекта.

Поскольку

географические координаты пункта наблюде­ ния известны, возможен переход от одной координатной системы к другой.

Рассматриваемые радиопеленгаторы имеют много общего с радиотел£скопами*используемыми для приёма космического радио­ излучения. В обоих случаях ставится зада­ ча приёма и выделения на фоне шумов слабо­ го сигнала с одновременным определением угловых координат источника излучения. Отличие, в основном,состоит в структуре принимаемого сигнала и в угловой скорости его перемещения относительно антенны пе­ ленгатора. Излучение естественных источ­ ников в большинстве случаев имеет тепло­ вую природу, тогда как на ракетах и ЙСЗ устанавливаются радиопередатчики монохро­ матического или импульсного излучения. Скорость перемещения естественных источ- • ников меньше, чем искусственных.

Обычно одни и те же устройства могут работать и по естественный источникам из­ лучения и по искусственным излучателям.

и -

Многие станции , созданные как радиотеле­ скопы, были впоследствии приспособлены для пеленгования передатчиков, установленных на ракетах и спутниках*

Оценим, какие возможности имеют сов­

ременные амплитудные устройства пространст­

венного

радиопеленгожания.

 

 

 

 

Если эффективную температуру источни­

ка

излучения

обозначить -

Те

,

темпера­

туру

окружающей

среды

-

Т0 ,

телесный угол

источника

,

длину волны

,

диаметр

приёмной антенны

 

,

коэффициент

шума

приёмника

II

,

его

полосу

пропускания

й /

,

постоянную

времени выходного уст­

ройства

г

,

то

при

неавтоматическом пе­

ленговании

методом сравнения и при равен­

стве выходного сигнала внутренним шумам

ошибка пеленгования

V

будет

иметь выра­

жение [3]:

 

 

 

 

 

 

 

 

Видно, что угол V пропорционален коэффи­

циенту шума и обратно пропорционален кубу отношения диаметра антенны к длине волны• Поэтому применение малошумящих приёмников и больших антенн при некоторой температура

Тд и заданной волне А приводит к умень-

- 13

шению ошибки пеленгования. Если же задана ошибка V , то те же условия обеспечивают

пеленгование источников с меньшей темпера­

турой*

 

 

 

 

 

При приеме

теплового

радиоизлучения

плотность потока анергии

S одной

поляри­

зации

выражается через температуру

Те

телесный угол

,

рабочую волну

Л , по­

лосу

приёмника

A f

и постоянную Больцма­

на К

в виде:

 

 

 

 

 

5 -

- р

 

 

(2)

 

 

 

 

 

>

вследствие чего плотность потока будет свя­ зана с указанными выше параметрами следую­

щим соотношением: ___г

■ S —5,к-10

-го T J y / й Г Л ,

v y p r д

1-Й5-1 (з )

 

пр

В олучае приёма

монохроматического

излучения плотность

потока

S определя­

ется излучённой мощностью.

, к *н .д .

антенной системы Gnpd , а также расстоянием

связи Ъ :

Рпрд ' ^ярв

4-я г*

-1% -

Следует отметить, что при приеме моно­ хроматического излучения целесообразно иметь столь узкую полосу, какая только до­ пустима по условиям стабильности частоты передатчика и гетеродина приёмника,а также по условиям допплеровского сдвига частоты. Наряду с этим желательно обеспечить большое время накопления сигнала г .

Подсчитаем, какая плотность энергии может быть зарегистрирована современным радиотелескопом с точным измерением коорди­ нат излучателя'.

'Один из крупнейших радиотелескопов в

: Джодрелл бэнк

(Англия)

имеет? диаметр пара­

болической антенны 2

= 76 м.,

Пусть

такой телескоп пеленгует методом сравнения

с точностью до

У = 1'

радиосигнал

на

чабтоте 378 Мгц,*}посылавши передатчиком космической ракеты, удаляющейся со второй

космической скоростью

^ =

11,2

км /сек.

Пусть далее.Т0 = 300°К,

Н -

Ю и г =4- сек.

Допплеровское. смещение частоты при этих

условиях

не превысит Fd = ~ =

 

.

Учитывая

возможную нестабильность

частоты

бортового передатчика* возьмём полосу

й / = 75

кгц*

 

 

 

* ) С м . [ 5 ] .

- 15 -

Тогда

требуемая плотдость энергии

 

составит;

 

 

5Ь ■10 го-ЗМ *'10' \/7,5-10 -8 Ю

~г4 г St”л

 

= Zf’10

спЧ

s = ~

/ j r - z s ’ - i o ’

 

Чтобы создать такую плотность при не­ направленном излучении потребуются следую­ щие мощности. Для пеленгования ракеты,на­ ходящейся в районе орбиты Луны, на удалении до 400,000 км будет нужна мощность;

л&прд

При движении космической ракеты в районе

Венеры, при её наибольшем приближении к Земле (нижнее соединение), она окажется на

расстоянии около 39 млн,км. Для её пелен­ гования с той же точностью потребуется мощ­

ность в = 9500 раз большая, то-есть

мощность Рв = 760 вт. При пеленговании ра­ кеты, находящейся'в районе Марса при его великом противостоянии, с удаления в 55 млн,

км, мощность должна быть увеличена до

Р„ = 80

15006т

Очередное противостояние Марса состо­ ится 25 декабря I960 г . Расстояние до него будет в это время около 90 млн.км. Чтобы

- 1 6 -

пеленговать марсианскую ракету при очеред­ ном противостоянии потребуется мощность в (Щ г st 2,7 раза большая» чем при великом противостоянии, то-есть мощность около

4000 в т . |

Ширина диаграммы направленности пара­ болической антенны радиотелескопа равна

Л

_

в = 3 5 2 0 ^

=

3520-0,3 _37

76

Ири таком её значении обнаружение и сопро­ вождение может быть обеспечено при уклоне­ нии источника от оси в пределах до *10-15/ % Кроме того за счёт компенсации вращения Земли, учитывая малые угловые скорости пе­ ремещения источника, постоянную времени можно увеличить в несколько р а з . Поэтому, если принять ^ = Ю / и г = 30 сек, это даст выигрыш в w \F ¥ * 21 р аз. Подобный же выигрыш может дать применение параметри­ ческих усилителей. В этом случае для пелен­

гования космической ракеты ,.посылающей сигна­ лы из района Венеры, потребуется всего • около 30 вт, для пеленгования сигналов,ис­ ходящих из района Марса при его великом противостоянии, нужно будет ~ 6.0 вт и для пеленгования сигналов из района Марса, где он будет в декабре I960 года, окажется не­

I?

обходимой мощность бортового передатчика примерно 160 вт .

Следует отметить, что за счёт снижения коэффициента шума возможно получить допол­ нительный выигрыш в мощности.

С помощью радиотелескопа в Джодрелд банк, как об этом рассказывает проф.В.Доведл [ 4 / , велись наблюдения за полётом советской лунной ракеты. В день запуска, к вечеру 12 сентября IS59 г . из Москвы в Дзкодрелл банк по телеграфу были сообщены данные траектории ракеты, специально рас­ считанные для этого радиотелескопа. Точ­ ность прогноза была такова, что сигналы ра­ кеты были сразу же обнаружены. Данные траек­

тории поступили и на следующий день, и в течение трёх последних часов полета лунная ракета пеленговалась радиотелескопом, а частота сигналов изучалась с целью конт­ роля за пшене кием скорости движения. Силь­ ные и ясные радиосигналы внезапно прекрати­ лись в 00 часов 02 минуты 23 секунды по мос­

ковскому времени. В это время ось антенны телескопа была направлена на вполне опре­ делённый участок лунного диска. Всё это позволило проф.Ловеллу подтвердить правиль­ ность и точность траекториях наблюдений, выполнявшиеся ж публЕКовашихся в Советском

- 18 -

Союзе. Интересно отметить, что отмеченное U.Ловеллом время встречи с Луной отличает­ ся от данных советских наблюдений всего

на I секунду.

В процессе описанных выше наблюдений за лунной ракетой ее сигналы пеленговались до расстояний в 400 тыс.км.

Шеются образцы аппаратуры, обеспечи­ вающей Контроль за радиосигналами космичес­ ких ракет до расстояний свыше 80 мяк.км.

j По сообщениям швейцарского журнала / 5 /

разработана бортовая аппаратура космичес­ кой ракеты, которую предполагается при вы­ воде ее на орбиту вокруг Солнца, наблюдать вплоть до указанного расстояния. Передат­ чик работает на частоте 378 Мгц и .имеет мощность 150 вт, обеспечиваемые питанием от солнечных батарей. Такая аппаратура, очевидно, пригодна к для траекТорного кон­ троля марсианской ракеты.

В последние годы во многих странах создаются большие радиотелескопы, способ­ ные лелййговать и сопровождать ракеты.Так,

вГДР Построена антенна диаметром 36 м,

ВйталйШ - диаметром 32 м, в ФРГ - диамет­ ром 25 « •

-19 -

ВСША станция сопровождения р ак етр ас­

положенная на Флориде, имеет антенну диамет

ром 18 м. Для радиоконтроля искусствен­

ных спутников Земли в Миллетои Хилл уста­ новлена станция с антенном диаметром около

26 л . Шеютея проекты создания параболи­ ческих антенн © диаметром антенны, доходя­ щим до 180 м /1 7 ,1 8 /.

Станции для радиоконтроля траектория

ракет могут сочленяться со средствами оп­ тического контроля. Такое сочленение пре­ дусмотрено на станциях, установленных на ракетном полигоне в Кейн Канаверал (США).

Контрольные станции с параболичес­

кими антеннами большого диаметра - весь­

ма сложные сооружения. Поэтому в целях упрощения конструкции идут по пути заме­ ны одной параболической антенны серией малых антенн, расположенных на той же пло­ щади. Например, в Стайфордеком универси­ тете (США) сооружается антенная система,

состоящая из двух скрещивающихся

рядов,

в каждом из

которых на длине И З

м разме­

щено по 16

параболических антенн

диамет­

ром по 3 метра. Разрешающая способность

такой антенной системы равна / .

 

- 20 ~

!

Такая антенна

эквивалентна

вращающейся

параболической

антенне диаметром И З м.

Все 32 антенне системы способны синхрон­ но менять углы установки.

Для амплитудного пеленгования ЙСЗ могут применяться секторные радиопелен­ гаторы^ работающие по минимуму и максиму­ му сигнала [ 2 ] ,

§ 3. ФАЗОВЫЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ

I , Радиопеленгаторы

Для контроля траектории искусственных

спутников Земли были специально' разработаны

фазовые радиопеленгаторше станции / 6 / . При

разработке американских спутников по -'про­ екту "Авангард" пришли к - заключению

о -невозможности применения радиолокацион­

ных станций для целей ради©контреля*1так

как и з-за малой эффективной'поверхности ; 'отражения у небольших по размерам спутни­ ков потребовалось бы использовать нера­

ционально большие.мощности наземных стан­ ций* На спутники- стали помещать маломощ­

ные радиопередатчики, сигналы которых

могли бы пеленговаться наземными средст­ вами радиокоитро ля. Фазовые пеленгаторы были применены ввиду высокой точности фа-

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ