Большая энциклопедия техники - Коллектив авторов

Автоматизированная система управления

Автоматизированная система управления – совокупность экономико-математических методов, измерительных устройств, средств связи, устройств отображения информации, передачи данных и организационных комплексов, которые включают в себя управляющие и управляемые объекты, работающие в автоматическом режиме и обеспечивающие рациональное управление сложным объектом. Структура и характеристики автоматизированной системы управления диктуются задачами, предъявляемыми космическому аппарату, и его конструкцией. Состоит из двух функциональных частей: наземной и бортовой. Деление функций между наземным и бортовым комплексом управления осуществляется на основании поставленных задач и с учетом возможности целевой и технической реализации.

Основными задачами, которые может решать наземный комплекс управления, являются: составление программ функционирования и управления на основе контроля и оценки состояния космического аппарата, в том числе и с помощью телеинформации; измерения параметров орбиты и прогноза движения космического аппарата с целью последующей передачи управляющей программы на борт космического аппарата для дальнейшей обработки бортовым комплексом.

Бортовой же комплекс управления, в свою очередь, должен обеспечить прием управляющей программы от наземного комплекса с целью последующей корректировки уже заложенных команд, обеспечить управление бортовой аппаратурой в соответствии с поставленными задачами и программами, принятыми с поверхности Земли. Помимо перечисленного, к функциональным возможностям бортового комплекса управления космического аппарата относится режим автоматического контроля бортовых систем и управление бортовой аппаратурой в автономном режиме. Современные комплексы создаются на основе новейших бортовых вычислительных машин.

Итак, основной задачей автоматизированной системы управления является повышение эффективности управления объектом, а в случае применения на борту космического аппарата – обеспечение безотказной и результативной работы объекта без непосредственного участия человека в процессе управления объектом.

Автоматические межпланетные станции

Автоматические межпланетные станции – космические летательные аппараты. Используются для полета к различным небесным телам и в целях изучения межпланетного космического пространства. Комплектуются различной научной аппаратурой, необходимой для исследований.

Обязательно комплектуются радио– и телекоммуникационными системами для передачи данных, полученных в ходе исследования, и изображений поверхностей небесных тел.

Для ориентации в космическом пространстве оборудуются системой астроориентации, могут снабжаться ракетным двигателем для корректировки траектории во время полета.

Автоматические межпланетные станции снабжаются солнечными батареями для обеспечения энергией всей бортовой аппаратуры станции. Серия первых автоматических межпланетных станций «Луна» рассеяла множество сомнений о возможностях человеческой расы. 2 января 1959 г. человечество отмечало очередную победу над земным притяжением. Автоматическая межпланетная станция «Луна-1» впервые достигла и превысила вторую космическую скорость, что позволило ракете весом полторы тонны покинуть околоземное пространство. Впоследствии, пролетев на расстоянии 5—6 тыс. км от поверхности Луны, космическая станция стала первым в мире искусственным спутником Солнца, обращаясь вокруг него вместе планетами и прочими небесными телами. Станция была оборудована радиоаппаратурой, 5 научными приборами и телеметрической аппаратурой для передачи результатов исследования межпланетного пространства на Землю. Станция «Луна-3» смогла совершить облет вокруг Луны и сфотографировать ее обратную сторону. Результатом полета первых трех автоматических космических станций явилось составление первых карт и Атласа видимой и обратной сторон Луны, которые и были изданы в 1960 г. Академией наук СССР. А уже 17 ноября 1970 г. станция «Луна-17» доставила на поверхность Луны первый автоматический самоходный аппарат «Луноход-1», который управлялся с Земли. Управление осуществлялось по радиолинии с помощью телевидения.

После серии автоматических космических станций «Луна» Советским Союзом были запущены автоматические станции для исследования Венеры (с 1961 г. серия «Венера»), Марса (с 1962 г. серия «Марс») и исследования космического пространства и отработки техники дальних космических полетов (с 1964 г. серия «Зонд»). Хотелось бы отметить, что «Зонд-5» был первым космическим аппаратом, который, совершив облет Луны и скорректировав траекторию на подлете к Земле, смог попасть в коридор входа и приводниться в Индийском океане, доставив обратно на Землю космических туристов – черепах, все это время находившихся на борту станции.

Другие страны не сильно отставали от СССР в освоении космического пространства автоматическими межпланетными станциями. США в 1964—1965 гг. были осуществлены 3 полета автоматических межпланетных станций «Рейнджер»; станции «Маринер» в 1962—1967 гг. использовались для облета Венеры и в 1965—1969 гг. – для исследования Марса, а также в 1971 г. – для создания первого искусственного спутника Марса.

В конце 1970-х – начале 1980-х гг. планеты Солнечной системы выстраивались таким образом, что траекторию полета космического аппарата удавалось провести мимо нескольких планет, и американцы не упустили этого шанса, запустив сразу две автоматические межпланетные станции «Вояджер».

Станции, совершив облет планет, выйдут за пределы Солнечной системы и, возможно, будут обнаружены внеземными цивилизациями и поэтому снабжены контейнером с записью обращения Курта Вальдхайма (генеральный секретарь ООН в те годы). Обращение записано на 60 языках Земли и содержит различные звуковые сообщения и изображения.

На сегодняшний день Россия планирует возвратиться к научному исследованию космоса, которое было прервано в 1991 г. Прежде всего аппараты будут использоваться для планетарного исследования Луны, Венеры и Марса.

Активная система управления ориентацией

Активная система управления ориентацией – система ориентации, входящая в состав космического аппарата и обеспечивающая выработку управляющих моментов. Принцип работы состоит в обработке показаний гиросистемы и датчиков (солнечных, звездных) с целью последующей выдачи управляющих моментов. Основными видами исполнительных устройств являются: реактивная система управления, инерционные и электромагнитные исполнительные органы. Позволяет противодействовать большим возмущающим моментам при наличии исполнительных органов достаточной мощности и изменять положение в пространстве космического аппарата или ракетоносителя.

Таким образом, эта система позволяет решать задачи программного разворота аппарата в необходимом направлении, но ее существенным недостатком является значительный расход энергии и недолговечность в сравнении с пассивной системой ориентации.

Ампульная ракетно-двигательная установка

Ампульная ракетно-двигательная установка – жидкостный ракетный двигатель, в котором используется предварительная заправка топливом. Топливные компоненты, использующиеся в таком двигателе, допускают достаточно длительное хранение и должны иметь высокую химическую стабильность и хорошие температурные характеристики замерзания и кипения, которые будут возникать за пределами температурных условий хранения и использования компонентов. В двигателях такого типа используется как вытеснительная, так и турбонасосная система подачи топлива. Ракетно-двигательные установки такого типа могут использоваться на ракете с длительным сроком боевой службы либо в космических двигателях. С целью улучшения компактности ступени или ампулы жидкостного ракетного двигателя могут быть выполнены как одно целое вместе с топливными баками.

Апогейный ракетный двигатель

Апогейный ракетный двигатель – разновидность ракетных двигателей. Основное предназначение – вывод искусственных спутников Земли с первоначальной орбиты на переходную и далее на конечную орбиту.

Атомный ракетный двигатель

Еще в 1911 г. К. Э. Циолковский указал на возможность использования в ракетных двигателях атомной энергии. В 1960-х гг. в рамках проекта «Орион», финансируемого НАСА и Комиссией по атомной энергии США, проводились исследования интересного метода получения тяги, который был основан на использовании энергии атомного взрыва. Разгон ракеты до большой скорости планировалось осуществлять при помощи создания цепочки последовательных взрывов небольших атомных зарядов, которые бы выбрасывались за ракету.

Для сглаживания воздействия взрыва предполагалось использовать специальные гасители. Но впоследствии проект был закрыт и отменен в соответствии с рядом международных договоров по использованию космического пространства и ограничению ядерных вооружений.