Система относится к телеметрии, слежению и управлению спутников и, в частности, для спутников, используемых в глобальных мобильных системах связи, применяемых ячеистую технологию. Технический результат - обеспечение телеметрии, слежения и управления (TTC) спутников системы для спутниковых ячеечных систем связи, использующей один абонентский канал связи речь/данные для передачи данных TTC на спутник и через один спутник на другой спутник. Для этого глобальный позиционирующий приемник положения (GPS) на борту каждого спутника выдает сигналы управления положением на бортовую спутниковую подсистему управления и приемник положения сообщает текущую информацию на наземную станцию по ячеечному абонентскому каналу данных. 2 с. и 17 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к телеметрии, слежению и управлению спутников и, в частности, для спутников, используемых в глобальных мобильных системах связи, применяющих ячеистую технологию. В современном космическом корабле или спутниках для спутниковых систем используется TTC транспондер, который является отдельным от системы связи речь/ данные пользователя для таких спутников. Эти транспондеры TTC в основном выдают команды управления, посылаемые на космический корабль с фиксированной наземной станции. Телеметрическая и следящая информация также поступает от космического корабля на наземную станцию по транспондеру TTC. Таким образом, для такой связи требуется двухсторонняя транспондерная связь между каждым спутником и наземной станцией. Телеметрические данные, поступающие со спутника, информируют оператора сети о положении и состоянии спутника. Например, телеметрические данные могут содержать информацию об оставшемся топливе ракет движения, так что можно произвести оценку полезной жизни спутника. Кроме того, производят слежение за критическим напряжением и величиной тока, поступающими в качестве телеметрических данных, которые позволяют оператору определять, правильно или нет работают схемы спутника. Следящая информация содержит кратковременные данные, которые позволяют определять расположение спутника. Более конкретно в данной спутниковой системе используется транспондер TTC на борту спутника для посылки тонового сигнала вниз на базовую станцию для обеспечения динамического диапазона и номинального диапазона спутника. Высота и угол наклона орбиты спутника могут быть вычислены на основании этой информации оператором наземной станции. Тоновый сигнал может быть модулирован для обеспечения более высокой степени точности при определении динамического диапазона и номинального диапазона. Наземная станция выдает команды управления в ответ на следящие или телеметрические данные на спутник, которые могут использоваться для регулирования орбиты спутника путем включения двигателя спутника. Кроме того, могут выдаваться другие независимые команды управления для перепрограммирования работы спутника при управлении другими функциями спутника. Информация TTC в основном кодируется для устранения нежелательной интерференции от сигналов других операторов. В известных системах можно было в основном только обмениваться информацией TTC со спутником, когда спутник находится в прямой видимости с фиксированной наземной станции. Также известные связи TTC осуществлялись между конкретной фиксированной наземной станцией и ее спутником и, например, не обеспечивали линию связи с другими спутниками. Транспондерные линии связи TTC, которые отделены от каналов речь/ данные, в настоящее время используются в сотнях спутниках. Отдельные транспондеры в основном используются, поэтому обрабатываемая ими информация в основном отличается по происхождению от информации в каналах связи пользователя. Более конкретно информация TTC может быть по преобладанию в цифровой форме, тогда как связь речь/ данные в некоторых известных спутниковых системах имеет аналоговую форму, для чего требуется вся имеющаяся полоса канала связи речь/ данные пользователя. Кроме того, скорость данных для сигналов TTC, в основном намного ниже, чем у данных пользователя. К сожалению, использование предшествующих систем, имеющих отдельные транспондеры для передачи данных TTC, приводит к некоторым проблемам. Эти известные системы не способны на мобильную работу TTC, Даже в созвездиях спутников, когда каналы речь/ данные абонента взаимосвязаны между различными спутниками, такая мобильная работа TTC, не получается из-за невзаимосвязи ответчиков TTC. Мобильные операции TTC успешны для отыскания и устранения неисправностей или для ситуаций, когда оператор системы должен оказаться в любом из различных местоположений. Также каждый спутник имеет только один ответчик TTC. который имеет тенденцию к высокой цене, потому что существенно, чтобы такой ответчик позволял осуществить надежное управление спутника соответствующей наземной станцией. Кроме того, в этих ответчиках используется электрическая энергия, полученная от бортовой системы выработки энергии, в которой обычно используются солнечные элементы и батареи. Также за счет использования отдельных ответчиков TTC нежелательно возрастает вес известных спутниковых систем и возрастает стоимость изготовления, испытания и вывода таких спутников на орбиту. Сущность изобретения

В соответствии с этим целью настоящего изобретения является создание системы TTC, в которой используется канал речь/ данные для передачи данных TTC, а следовательно, не требуется ответчик, отдельный от оборудования канала связи данные/ речь абонента. Другой целью является создание системы TTC, которая подходит для спутников, применяемых в глобальных, мобильный задачах элементной связи. В одном из вариантов изобретения система управления включена в состав спутниковой системы связи, имеющей, по меньшей мере, один спутник с приемопередатчиком, обеспечивающим множество каналов связи для установления связи между множеством абонентов. Система управления включает в себя спутниковую подсистему на борту каждого спутника и наземную станцию. Спутниковая подсистема управляет функциями спутника. Один из каналов связи абонента соединен с наземной станцией и со спутниковой подсистемой управления для установления связи TTC, так, чтобы команды могли передаваться на спутниковую подсистему управления, которая реагирует управлением заданной функции спутника. Система управления также включает в себя блок датчиков на борту спутника для измерения заданных режимов на спутнике и обеспечения передачи телеметрических данных по каналу связи абонента на наземную станцию. Кроме того, система управления также может содержать приемник положения на борту спутника для слежения и выдачи текущих данных спутника. Текущие данные подаются по каналу связи абонента так, чтобы эти текущие данные посылались со спутника на наземную станцию. Также текущие данные могут подаваться на подсистему управления спутника для обеспечения автоматического бортового управления курсом спутника. На фиг.1 показана ячеистая диаграмма, создаваемая одним спутником в многоспутниковой ячеистой системе связи, на фиг. 2 показана перекрестная связь между наземной станцией управления и множеством спутников, на фиг.3 показана блок-схема электронной системы для наземной станции управления и спутника. Спутник 10 содержит множество комбинаций передатчик-приемник данных абонента, далее называемых приемопередатчиками, солнечные приемники 12, передающие антенны 14 и приемные антенны 16. Передатчики приемопередатчиков используют отдельные передающие антенны 14 для одновременного излучения множества движущихся ячеек, образующих диаграмму 18 на части поверхности Земли. Каждая отдельная ячейка типа ячейки 20 на диаграмме 18 также содержит воздушное пространство над Землей и может быть охарактеризована как коническая ячейка. Оператор системы наземной станции 22, хотя и являющейся мобильной, в основном рассматривается в качестве фиксированной точки на Земле относительно быстро движущегося спутника 10, который может перемещаться со скоростью 17000 миль в час. Ячейки всегда находятся в движении, потому что непрерывно движется спутник 10. Это является противоположностью наземным мобильным ячеистым системам, в которых обычно ячейки рассматриваются как фиксированные, а мобильный абонент перемещается по ячейкам. По мере продвижения ячейки к абоненту ячеичный коммутатор должен "передавать" связь абонента к смежной ячейке. Если спутники все перемещаются в одном и том же направлении и имеют по существу параллельные низкие полярные орбиты, смежная диаграмма ячейки и/или смежная ячейка может быть предсказана ячеичным коммутатором с высокой степенью точности. Для проведения переключения может использоваться информация об амплитуде или информация двоичной погрешности. В каждой диаграмме спутника ячеистой системы может использоваться множество сгустков из четырех ячеек. Один сгусток содержит ячейки 24, 26, 20 и 28, где ячейки работают на частотах, имеющих величины соответственно обозначенные A, B, C и D. Девять таких узлов показаны на фиг.1 и они образуют диаграмму 18. При повторном использовании частот A, B, C и D происходит деление величины спектра, который бы потребовался для связи с диаграммой 18, примерно на девять. Один из приемопередатчиков спутника 10, например, может использовать частоту связи Земля-спутник 1,5 гигагерц (ГГц) - 1,52 ГГц, а частоту связи спутник -Земля от 1,6 до 1,62 ГГц. Диаграмма 18 каждой ячейки может быть установлена в 250 морских миль в диаметре и для обработки полной диаграммы ячейки ячеистой спутниковой системы может понадобиться 610 с. Спектр частоты ячейки может быть выбран, как предлагается стандартами, опубликованными Ассоциацией электронной промышленности (EIA) для кодирования наземной ячеистой системы. В каналах связи абонента используется цифровая техника для передачи речевой и/или фактической информации от одного абонента к другому. В соответствии с описанным примером реализации станция управления 22, находящаяся в ячейке 24 частоты "А", передает информацию TTC на спутник 10 с использованием одного из каналов связи потребителя на ячейках в режиме речь/ данные вместо отдельного приемопередатчика TTC. Каждый из этих ячеистых каналов абонента представляет собой одну линию речь/ данные, обозначенную трассовым или телефонным номером. Обычно эти каналы начинаются и заканчиваются на поверхности Земли. Однако при использовании в качестве TTC окончанием линии канала и приемником "вызова" может быть спутник 10. Каждый спутник в узле получает единственный номер (то есть телефонный номер). Наземная станция 22 может связаться непосредственно с любым спутником, в зоне видимости которого он находится, путем генерирования адреса спутника. Аналогично наземная станция 22 также имеет единственный адрес. Если спутник 10 находится в движении в направлении стрелки 30 так, что ячейка 26 будет двигаться следующей над оператором 22, ячейка "A" 24 перейдет на ячейку 26 "B", которая позднее "перейдет", например, на ячейку "D" 32. Если ячейка 26 становится нерабочей, связь TTC будет только временно прервана, а не полностью нарушена, как бывает в случае известных систем, имеющих только по одному ответчику TTC на спутник. Следовательно, ячеечная система, показанная на фиг. 1, обеспечивает высокую степень надежности для обмена TTC, ввиду избыточности приемопередатчиков, обеспечивающих каждую ячейку. Как показано на фиг. 2, наземная станция 50 может подавать информацию TTC на спутник 52, находящийся в прямой видимости, по каналу 51 абонента. Спутник 52 принимает и посылает TTC от станции 50 наряду с мультиплексными каналами данных абонента, например, от абонента 53 по каналу 55. Ячеечный коммутатор распознает идентификатор или адрес спутника для спутника 52 таким же путем, каким сеть распознает наземные обозначения. Также если необходимо пропустить данные TTC на другой спутник 54, который не находится в прямой видимости станции 50, тогда эти данные могут быть посланы на спутник 52, а затем переданы по линии 56 на спутник 54. Аналогичные меры могут быть предприняты для всех дополнений сети и данных TTC на каждый спутник и от каждого спутника сети. Если необходимо сообщить о состоянии спутника 58 и данных приемника положения на станцию 50 наземного управления, он вырабатывает сигнал вызова и пропускает данные по линии 60, используя единственный номер для спутника 52. Затем информация TTC передается на Землю по каналу 51 на станцию управления 50. Обычно спутники типа 52, 54 и 58 опрашиваются по данным TTC, а серьезные события, влияющие на состояние любого данного спутника, вырабатываются и посылаются этим спутником через другие спутники, если это необходимо, на станцию управления. Таким образом, система позволяет осуществлять постоянную передачу данных TTC и от станции управления 50, даже если станция управления 50 не находится на линии наблюдения находящегося на связи спутника. На фиг.3 показаны блок-схемы наземной станции 100 и спутника 102. Наземная станция 100 может быть либо фиксированной постоянной станцией или мобильным абонентом, использующим компьютер с модемом для связи через стандартный телефон. Средство кодирования 103 обеспечивает "адресный" сигнал на передатчик 105. По линии 104 приемопередатчика передаются сигналы от передатчика 105 станции управления 100 на антенную подсистему 106 спутника 102. Приемник 108 спутника 102 соединен между антенной подсистемой 106 и системой 110 демодулятора/демультиплексора. Маршрутизатор 112 соединен между выходом системы 100 и входом мультиплексора / модулятора 114. Маршрутизатор 112 также обрабатывает адреса всех входящих данных и посылает соответственно адресованные данные на другие спутники, например, через мультиплексор/ модулятор 114, который также соединен с двусторонней приемопередающей подсистемой 116. Маршрутизатор 112 кодирует соответствующие адреса в сигналы, имеющие назначения, отличные от спутника 102. Маршрутизатор 112 отсортировывает любые сообщения для спутника 102, которые обозначены своим адресным кодом. Приемник положения 118 глобального установочного спутника (GPS) соединен с маршрутизатором 112 через проводник 120 и со спутниковой подсистемой 122 через проводник 124. Маршрутизатор 112 соединен со спутниковой подсистемой управления 122 через проводник 126 и с сенсорной подсистемой 128 - через проводник 130. Спутниковая подсистема управления 122 расшифровывает командные сообщения от маршрутизатора 112 для спутника 102 и вызывает осуществление определенных действий. Сенсорная подсистема 128 подает телеметрические данные на маршрутизатор 112. Приемник положения 118 глобальной установочной системы (GPS) принимает информацию от существующих спутников (GPS) известным способом и определяет точное местоположение спутника 102 в космосе. Орбитальные космические вектора получают на основе этой информации. Приемник положения 118 также определяет положение спутника 102 относительно созвездия GPS. Эту информацию сравнивают с информацией о заданном положении, записанной в маршрутизаторе 112. Сигналы погрешности вырабатываются приемником положения 118 GPS и посылаются на спутниковую подсистему управления 122 спутником для автоматической коррекции курса. Сигнал ошибки используется в спутниковой подсистеме управления 122 для контроля небольших ракет, играющих роль "держателя курса". Следовательно, спутник 102 использует информацию GPS для управления его собственным курсом, а не только для получения курсоконтроля от станции 100. Этот бортовой контроль позволяет устанавливать положение спутника 102 и контролировать его в пределах нескольких метров. Приемник положения GPS 118 также создает пространственные вектора на маршрутизатор 112, а сенсорная подсистема 128 обеспечивает подачу другой телеметрической информации по проводнику 130 на маршрутизатор 112, который составляет сообщения, которые подаются по проводнику 132 на мультиплексор/ модулятор 114 и по проводнику 134, передатчик 136 и проводнику 138 - для передачи антенной подсистемой 106. Затем эти сообщения передаются по линии 140 на приемник 108 наземной станции 100. Или же, когда необходимо связаться с другой станцией управления по другой спутниковой линии, сообщения, составленные маршрутизатором 112, посылаются через приемопередающую двустороннюю подсистему 116. Таким образом, каждый спутник может "знать" свое положение, а также положение своих соседей по созвездию. Наземный оператор также имеет постоянный доступ к этой текущей информации. Следовательно, в отличие от известных систем, которые не содержат приемники положения GPS, следящая или текущая информация для спутника 102 вычисляется на борту спутника 102. Спутнику 102 не надо иметь постоянные исправления траектории от наземной станции 100. Однако информация контроля траектории обеспечивается от наземной станции 100, когда в этом есть необходимость. Сигнал GPS является цифровым сигналом, который совместим с цифровыми ячеечными линиями связи или каналами, используемыми для наземной связи абонент-абонент. Бортовой захват формата цифрового сигнала GPS позволяет вставлять следующую информацию в каналы, нормально используемые для передачи речевой и/или фактической информации. Система имеет много преимуществ по сравнению с известными системами, в которых используется отдельный ответчик TTC в каждом спутнике. А именно, если ответчик в известной системе выходит из строя, спутник становится бесполезным. В ином случае, поскольку наземная станция 22 на фиг.1, например, может использовать любой из приемопередатчиков, связанных со спутником 10, даже если один из этих приемопередатчиков и выйдет из строя, остаются еще 35 других, с помощью которых станция 22 может поддерживать связь TTC со спутником 10. Кроме того, как показано на фиг. 2, даже если все связи спутник-Земля конкретного спутника, например, 58 выйдут из строя, наземная станция 50 сможет связаться с тем спутником с помощью двусторонней связи, например, 60 через другой спутник, например 52. Таким образом, система по изобретению обеспечивает надежную связь TTC.

Также система TTC может находиться в постоянной связи с конкретным спутником посредством двусторонней связи, а не ожидая линию прямой видимости, как в некоторых известных системах TTC. Для известных систем TTC требуется, чтобы наземная станция была фиксирована, тогда как для данной системы можно использовать мобильные наземные управляющие станции. Мобильная наземная станция имеет единственный адрес или телефонный номер, присвоенный ей, и за положением наземной станции можно следить так же, как следят за абонентами со спутников ячеечных спутниковых созвездий. В данной следящей системе используется приемник GPS на борту спутника для обеспечения бортового слежения и следящего управления, а не только наземного управления слежением. Эта цифровая информация слежения сразу вводится в цифровой ячеечный канал абонента.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Система управления для спутниковой системы связи, имеющей по меньшей мере один спутник с приемниками и передатчиками, создающими множество абонентских каналов связи для установления связи между множеством абонентов, содержащая спутниковую подсистему управления на борту спутника для управления функциями спутника, наземную станцию управления, первую линию связи, соединенную со спутниковой подсистемой управления и наземной станцией управления для соединения наземной станции управления со спутниковой подсистемой управления, отличающаяся тем, что обеспечивающее связь соединение устанавливается посредством одного из абонентских каналов связи, при этом указанный один из абонентских каналов связи используется для передачи команд в спутниковую подсистему управления, объединенную с множеством абонентских каналов связи, причем спутник включает в себя множество передатчиков и приемников для проецирования множества смежных ячеек на Землю, а спутниковая подсистема управления чувствительна к командам наземной станции управления для обеспечения возможности управления этими командами выбранной функцией спутника. 2. Система управления по п.1, отличающаяся тем, что первая линия связи содержит передатчик наземной станции управления и средство кодирования, соединенное с передатчиком наземной станции управления для кодирования заданного спутникового адресного кода в командах для спутника, причем спутник содержит демодулятор/демультиплексор, соединенный с приемником спутника, и маршрутизатор для распознавания и ответа на заданный спутниковый адресный код для выдачи команд и соединенный со спутниковой подсистемой управления и демодулятором/демультиплексором для соединения спутниковой подсистемы управления с демодулятором/демультиплексором с возможностью приема спутниковой подсистемой управления команд от наземной станции управления. 3. Система управления по п.1, отличающаяся тем, что спутник содержит сенсорную подсистему для измерения заданного режима на спутнике и выдачи телеметрических данных, вторую линию связи для подсоединения сенсорной подсистемы к указанному одному из абонентских каналов связи для передачи телеметрических данных со спутника на наземную станцию управления. 4. Система управления по п.3, отличающаяся тем, что вторая линия связи содержит маршрутизатор, соединенный с сенсорной подсистемой, причем маршрутизатор кодирует телеметрические данные адресным кодом, соответствующим наземной станции управления, и выдает кодированные телеметрические данные посредством передатчика спутника через указанный один из абонентских каналов связи. 5. Система управления по п.1, отличающаяся тем, что спутник содержит приемник положения для контроля и выдачи текущих данных спутника, вторую линию связи для выдачи текущих данных спутника через указанный один из абонентских каналов связи со спутника на наземную станцию управления. 6. Система управления по п.5, отличающаяся тем, что вторая линия связи содержит маршрутизатор, соединенный с приемником положения, причем маршрутизатор кодирует указанные телеметрические данные адресным кодом, соответствующим наземной станции управления, и соединенный с передатчиком, входящим в состав спутника, причем передатчик обеспечивает передачу текущих данных на наземную станцию управления через указанный один из абонентских каналов связи. 7. Система управления по п.1, отличающаяся тем, что наземная станция управления является мобильной. 8. Система управления по п.1, отличающаяся тем, что спутниковая система связи содержит множество спутников, причем каждый спутник содержит приемопередающую подсистему, в которой спутники соединены двусторонними связями посредством приемопередающих подсистем, так что они устанавливают абонентские каналы связи друг с другом и разрешают наземной станции управления посылать команды по указанному одному из абонентских каналов связи на один из множества спутников через другой из множества спутников, имеющий с ним двустороннюю связь. 9. Система управления по п.1, отличающаяся тем, что спутниковая система связи дополнительно содержит ячеечный коммутатор, соединенный с первой линией связи для направления множества абонентских сообщений по указанным абонентским каналам связи. 10. Система управления по п.1, отличающаяся тем, что спутник дополнительно содержит множество передатчиков и приемников для проецирования множества смежных ячеек, которые перемещаются в связи со спутником относительно поверхности Земли, причем каждый из передатчиков и приемников имеет возможность передавать и принимать на одну из ячеек по одному из абонентских каналов связи, и мультиплексор/модулятор для переключения связи с наземной станцией управления между передатчиками и приемниками, связанными с каждой из ячеек с обеспечением непрерывной выдачи команд на спутник по меньшей мере в течение заданного периода времени при нахождении спутника в прямой видимости наземной станции управления. 11. Телеметрическая, следящая и управляющая система для спутниковых ячеистых систем связи, имеющая множество спутников, у каждого из которых имеются передатчики и приемники, создающие множество абонентских каналов связи для установления связи между множеством абонентов, содержащая на каждом спутнике спутниковую подсистему управления для управления функциями этого спутника, приемник положения для определения положения этого спутника, наземную станцию управления и первую линию связи, соединенную с спутниковой подсистемой управления, приемником положения и наземной станцией управления, отличающаяся тем, что обеспечивающее связь соединение устанавливается посредством одного из абонентских каналов связи, при этом наземная станция управления использует указанный один из абонентских каналов связи для передачи команд в спутниковую подсистему управления и приема данных из приемника положения. 12. Телеметрическая, следящая и управляющая система по п.11, дополнительно отличающаяся тем, что содержит маршрутизатор, соединенный с приемником положения и спутниковой подсистемой управления для соединения приемника положения со спутниковой подсистемой управления, причем приемник положения выполнен с возможностью выдачи сигналов управления курсом в спутниковую подсистему управления для управления курсом спутника, а спутниковая подсистема управления чувствительна к командам от наземной станции управления для обеспечения возможности управления этими командами выбранной функцией спутника. 13. Телеметрическая, следящая и управляющая система по п.11, отличающаяся тем, что первая линия связи содержит передатчик наземной станции управления, средство кодирования, соединенное с передатчиком наземной станции управления, для кодирования заданного адресного кода в командах для спутника, причем каждый спутник содержит демодулятор/демультиплексор, соединенный с приемником спутника, и маршрутизатор для распознавания и ответа на заданный адресный код для выдачи команд, соединенный и со спутниковой подсистемой управления и демодулятором/демультиплексором для соединения спутниковой подсистемы управления с приемником спутника с возможностью принимать спутниковой подсистемой управления команд от наземной станции управления. 14. Телеметрическая, следящая и управляющая система по п.11, отличающаяся тем, что содержит на каждом спутнике сенсорную подсистему для измерения заданного режима на спутнике и выдачи телеметрических данных, причем сенсорная подсистема соединена с маршрутизатором, соединенным с передатчиком и первой линией связи для соединения сенсорной подсистемы с наземной станцией управления через указанный один из абонентских каналов связи с возможностью посылки телеметрических данных со спутника на наземную станцию управления. 15. Телеметрическая, следящая и управляющая система по п.14, отличающаяся тем, что содержит маршрутизатор, соединенный с сенсорнной подсистемой для кодирования указанных телеметрических данных адресным кодом, соответствующим наземной станции управления. 16. Телеметрическая, следящая и управляющая система по п.11, отличающаяся тем, что наземная станция управления является мобильной. 17. Телеметрическая, следящая и управляющая система по п.11, отличающаяся тем, что спутниковая система связи содержит множество спутников, каждый из которых содержит приемопередающую подсистему, причем спутники соединены двусторонними связями посредством приемопередающих подсистем, так что они устанавливают абонентские каналы связи друг с другом и разрешают наземной станции управления посылать команды по указанному одному из абонентских каналов связи на один из множества спутников через другой из множества спутников, имеющих с ним двустороннюю связь. 18. Телеметрическая, следящая и управляющая система по п.11, отличающаяся тем, что спутниковая система связи дополнительно содержит ячеечный коммутатор, соединенный с первой линией связи для направления множества абонентских сообщений по указанным абонентским каналам связи. 19. Телеметрическая, следящая и управляющая система по п.11, отличающаяся тем, что спутниковая система связи дополнительно содержит множество передатчиков и приемников для проецирования множества смежных ячеек, которые перемещаются в связи со спутником относительно поверхности Земли, причем каждый из передатчиков и приемников выполнен с возможностью передачи и приема на одну из ячеек через один из абонентских каналов связи и мультиплексор/модулятор для переключения связи с наземной станцией управления между передатчиком и приемником, связанными с каждой из ячеек с возможностью непрерывной выдачи команд на спутник по меньшей мере в течение заданного периода времени, когда спутник находится в прямой видимости наземной станции управления.

Завтра весь мир празднует День космонавтики. 12 апреля 1961 года Советский союз впервые в истории запустил пилотируемый корабль на борту которого был Юрий Гагарин. Сегодня мы покажем, как с космодрома "Байконур" в конце 2011 года с помощью ракетоносителя “Протон-М” был запущен второй казахстанский телекоммуникационный спутник “КазСат-2” (KazSat-2). Как аппарат был запущен на орбиту, в каком он состоянии, как и откуда производится его управление? Об этом мы узнаем в этом фоторепортаже.

1. 12-е июля 2011-го года. Cамую тяжелую российскую ракету космического назначения “Протон-М” с казахстанским спутником связи №2 и американским SES-3 (OS-2) вывозят на стартовую позицию. “Протон-М” запускают только с космодрома “Байконур”. Именно здесь существует необходимая инфраструктура для обслуживания этой сложнейшей ракетно-космической системы. Российская сторона, а именно производитель аппарата, космический центр имени Хруничева, гарантирует, что “КазСат-2” прослужит не менее 12-ти лет.

С момента подписания договора о создании спутника проект несколько раз перерабатывался, а сам запуск откладывался, по меньшей мере, три раза. В результате “КазСат-2” получил принципиально новую элементную базу и новый алгоритм управления. Но самое главное, на спутнике были смонтированы новейшие и очень надежные навигационные приборы, производства французского концерна ASTRIUM.

Это гироскопический измеритель вектора угловой скорости и астродатчики. С помощью астродатчиков спутник ориентирует себя в пространстве по звездам. Именно отказ навигационного оборудования привел к тому, что первый “КазСат” был фактически потерян в 2008-м году, что почти вызвало международный скандал.

2. Путь ракеты с подключенными к ней системами энергоснабжения и термостатирования головной части, где расположены разгонный блок “Бриз-М” и спутники занимает около 3-х часов. Скорость движения специального железнодорожного состава 5-7 километров в час, состав обслуживает команда специально подготовленных машинистов.

Еще одна группа сотрудников службы безопасности космодрома осматривает железнодорожные пути. Малейшая не расчетная нагрузка может повредить ракету. В отличие от своего предшественника, “КазСат” стал более энергоемким.

Количество передатчиков увеличилось до 16-ти. На “КазСате-1” их было 12. А суммарная мощность транспондеров увеличена до 4 с половиной киловатт. Это позволит прокачивать на порядок больше всевозможных данных. Все эти изменения отразились на стоимости аппарата. Она составила 115 миллионов долларов. Первый аппарат обошелся Казахстану в 65 миллионов.

3. За всем происходящим спокойно наблюдают обитатели местной степи. Корабли пустыни)

4. Размеры и возможности этой ракеты на самом деле поражают воображение. Ее длина составляет 58,2 метра, масса в заправленном состоянии 705 тонн. На старте тяга 6-ти двигателей первой ступени ракетоносителя составляет около 1 тыс. тонн. Это позволяет выводить на опорную околоземную орбиту объекты массой до 25-ти тонн, а на высокую геостационарную (30 тыс. км. от поверхности Земли)- до 5-ти тонн. Поэтому “Протон-М” незаменим, когда речь идет о запуске телекоммуникационных спутников.

Двух одинаковых космических аппаратов просто не бывает, потому что каждый космический аппарат - это совершенно новые технологии. За короткий период, бывает так, что приходится менять совершенно новые элементы. В “КазCате-2” применены те новые передовые технологии, которые на тот момент уже были. Была поставлена часть оборудования европейского производства, в части той, где у нас были отказы на “КазСат-1”. Я думаю, что оборудование, которое у нас сейчас работает на “КазСат-2” должно показать хорошие результаты. Оно имеет достаточно хорошую летную историю

5. На космодроме в настоящее время имеются 4 стартовые позиции для ракетоносителя “Протон”. Однако, только 3 из них, на площадках № 81 и № 200 находятся в рабочем состоянии. Ранее пусками этой ракеты занимались только военные из-за того, что работа с токсичным топливом требовала жесткого командного руководства. Сегодня комплекс демилитаризирован, хотя в составе боевых расчетов очень много бывших военных, снявших погоны.

Орбитальная позиция второго “КазСата” стала намного удобнее для работы. Это 86 с половиной градусов восточной долготы. Зона покрытия включает всю территорию Казахстана, часть Центральной Азии и России.

6. Закаты на космодроме “Байконур” исключительно технологические! Массивная конструкция чуть правее центра снимка - это “Протон-М” с подведенной к нему фермой обслуживания. С момента вывоза ракеты на стартовую позицию площадки № 200, и до момента старта проходит 4 суток. Все это время проводится подготовка и тестирование систем “Протона-М”. Примерно за 12 часов до старта проводится заседание государственной комиссии, которая дает разрешение на заправку ракеты топливом. Заправка начинается за 6 часов до старта. С этого момента все операции становятся необратимыми.

7. Какую же выгоду получает наша страна обладая собственным спутником связи? Прежде всего - это решение проблемы информационного обеспечения Казахстана. Свой спутник поможет расширить спектр информационных услуг для всего населения страны. Это услуга электронного правительства, интернета, мобильной связи. Самое главное, что казахстанский спутник позволит частично отказаться от услуг иностранных телекоммуникационных компаний, предоставляющих нашим оператором услуги по ретрансляции. Речь идет о десятках миллионов долларов, которые будут теперь уходить не за рубеж, а поступать в бюджет страны.

Виктор Лефтер, президент Республиканского центра космической связи:

Казахстан имеет достаточно большую территорию, по сравнению с другими странами. И надо понимать, что в каждый населенный пункт, в каждую деревенскую, сельскую школу мы не сможем подать те услуги связи, которые ограничены средствами кабельных и других систем. Космический аппарат решает эту проблему. Практически закрывается вся территория. Более того, не только территория Казахстана, но и часть территории соседних государств. И спутник - это стабильная возможность обеспечения связью

8. Различные модификации ракетоносителя “Протон” эксплуатируются с 1967-го года. Его главным конструктором был академик Владимир Челомей и его КБ (в настоящее время - КБ «Салют», филиал ГКНПЦ им. М.В.Хруничева). Можно смело утверждать, что все впечатляющие советские проекты по освоению околоземного пространства и изучению объектов Солнечной системы были бы неосуществимы без этой ракеты. Кроме того, “Протон” отличается очень высокой для техники подобного уровня надежностью: за все время его эксплуатации было произведено 370 пусков, из них 44 - неудачные.

9. Единственный и главный недостаток “Протона” - это крайне токсичные компоненты топлива: несимметричный диметилгидразин (НДМГ), или как его еще называют "гептил" и азотный тетраоксид ("амил"). В местах падения первой ступени (это территории в районе города Джезказгана), происходит загрязнение окружающей среды, что требует проведения дорогостоящих операций по ее очистке.

Ситуация серьезно усугубилась в начале 2000-х, когда произошло подряд три аварии ракетоносителя. Это вызвало крайнее недовольство властей Казахстана, потребовавших от российской стороны больших компенсаций. С 2001-го года старые модификации ракетоносителя были заменены на модернизированный “Протон-М”. В нем стоит цифровая система управления, а также система стравливания не сгоревших остатков топлива в верхних слоях ионосферы.

Таким образом, удалось существенно снизить ущерб для окружающей среды. Кроме того, разработан, но пока еще остается на бумаге проект экологически безопасного ракетоносителя “Ангара”, который использует в качестве компонентов топлива керосин и кислород, и который должен постепенно заменить “Протон-М”. Кстати, комплекс ракетоносителя “Ангара”на “Байконуре” будет называться “Байтерек” (в переводе с казахского “Тополь”.)

10. Именно надежность ракеты в свое время привлекла американцев. В 90-х годах было создано совместное предприятие ILS, которое позиционировало ракету на американском рынке телекоммуникационных систем. Сегодня большинство американских спутников связи гражданского назначения запускаются “Протоном-М” с космодрома в казахстанской степи. Американский SES-3 (принадлежащий компании SES WORLD SKIES), который находится в головной части ракеты вместе с казахстанским “КазСатом-2” - один из множества запускаемых с “Байконура”.

11. Кроме российского и американского флагов, на ракете размещен казахстанский а также эмблема Республиканского центра космической связи - организации, которая сегодня владеет и управляет спутником.

12. 16 июля 2011-го года 5 часов 16 минут и 10 секунд утра. Кульминационный момент. К счастью, все проходит благополучно.

13. Через 3 месяца после запуска. Молодые специалисты - ведущий инженер отдела управления спутником Бекболот Азаев, а также его коллеги инженеры Римма Кожевникова и Асылбек Абдрахманов. Вот эти ребята и управляют “КазСатом-2”.

14. Акмолинская область. Небольшой, и до 2006-го года ничем не примечательный районный центр Акколь получил широкую известность 5 лет назад, когда здесь построили первый в стране ЦУП - центр управления полетами орбитальных спутников. Октябрь здесь холодный, ветреный и дождливый, однако именно сейчас наступает самая горячая пора для тех людей, которые должны придать спутнику “КазСат-2” статус полноценного и важного сегмента казахстанской телекоммуникационной инфраструктуры.

15. После потери первого спутника в 2008-м году в Аккольском центре космической связи была проведена серьезная модернизация. Она позволяет уже сейчас управлять сразу двумя аппаратами.

Бауржан Кудабаев, вице-президент Республиканского центра космической связи:

Было установлено специальное программное обеспечение, поставлено новое оборудование. Перед вами стойка командно-измерительной системы. Это поставка американской фирмы Vertex, как и было на “КазСат-1”, но уже новой модификации, улучшенная версия. Применены разработки компании “Российские космические системы”. Т.е. это все - разработки сегодняшнего дня. Новые программы, оборудование элементная база. Все это улучшает работу с нашим космическим аппаратом

16. Дархан Марал, начальник центра управления полетом на рабочем месте. В 2011-м в Центр пришли молодые специалисты, выпускники российских и казахстанских вузов. Их уже научили работать, и как утверждают в руководстве РЦКС, с кадровым пополнением проблем нет. В 2008-м ситуация была намного печальнее. После потери первого спутника, значительная часть высокообразованных людей покинула центр.

17. Октябрь 2011-го был еще одним кульминационным моментом в работе над казахстанским спутником. Завершились его летно-конструкторские испытания, и начались так называемые зачетные испытания. Т.е. это был как бы экзамен для производителя на функциональность спутника. Происходило все следующим образом. На “КазСат-2” подняли телевизионный сигнал.

Затем несколько групп специалистов отправились в разные регионы Казахстана и замеряли параметры этого сигнала, т.е. насколько корректно сигнал ретранслирует спутник. Замечаний не возникло, и в конце концов специальная комиссия приняла акт о передаче спутника казахстанской стороне. С этого момента эксплуатацией аппарата занимаются казахстанские специалисты.

18. До конца ноября 2011-го в космическом центре “Акколь” работала большая группа российских специалистов. Они представляли субподрядные организации по проекту “КазСат-2”. Это ведущие компании российской космической отрасли: Центр им. Хруничева, который разработал и построил спутник, конструкторское бюро “Марс”(оно специализируется в области навигации орбитальных спутников), а также корпорация “Российские космические системы”, разрабатывающая программное обеспечение.

Вся система делится на две составляющие. Это, собственно, сам спутник и наземная инфраструктура управления. По технологии сначала подрядчик должен продемонстрировать работоспособность системы - это монтаж оборудования, его отладка, демонстрация функциональных возможностей. После всех процедур - обучение казахстанских специалистов.

19. Центр космической связи в Акколе - это одно из немногих мест в нашей стране, где сложилась благоприятная электромагнитная обстановка. На многие десятки километров вокруг здесь отсутствуют источники излучения. Они могут создать помехи и помешать управлению спутником. 10 больших параболических антенн направлены в небо в одну единственную точку. Там на большом расстоянии от поверхности Земли - это более 36-ти тысяч километров висит небольшой рукотворный объект - казахстанский спутник связи “КазСат-2”.

Большинство современных спутников связи геостационарные. Т.е. их орбита построена таким образом, что как бы зависает над одной географической точкой, и вращение Земли практически не оказывает на эту стабильную позицию никакого влияния. Это позволяет с помощью бортового ретранслятора прокачивать большие объемы информации, уверенно принимать эту информацию в зоне покрытия на Земле.

20. Еще одна любопытная деталь. По международным правилам допустимое отклонение спутника от точки стояния может составлять максимум пол-градуса. Для специалистов ЦУПа -удержать аппарат в заданных параметрах - ювелирная работа, требующая высочайшей квалификации специалистов-баллистиков. В центре будет работать 69 человек, из них 36 - это технические специалисты.

21. Вот это и есть главный пульт управления. На стене большой монитор, куда стекается вся телеметрия, на полукруглом столе несколько компьютеров, телефоны. Вроде бы все очень просто…

23. Виктор Лефтер, президент Республиканского центра космической связи:
- Мы будем расширять казахстанскую флотилию до 3-х, 4-х, а возможно даже - до 5-ти cпутников. Т.е. чтобы была постоянна замена аппаратов, резерв был, и чтобы наши операторы не испытывали такой острой необходимости использовать изделия других государств. Чтобы мы были обеспечены своими резервами.”

24. В настоящее время резервирование управления спутником осуществляется из Москвы, где расположен космический центр им. Хруничева. Однако, Республиканский центр космической связи намерен резервировать полет c казахстанской территории. Для этого сейчас строится второй ЦУП. Он будет расположен в 30-ти километрах севернее Алматы.

25. В планах Национального космического агентства Казахстана предстоящий в 2013-м году запуск третьего спутника “КазСат-3”. Контракт на его разработку и производство был подписан в 2011-м году во Франции, на аэрокосмическом салоне в ле Бурже. Спутник для Казахстана строит НПО им.академика Решетнева, которое расположено в российском городе Красноярске.

26. Интерфейс оператора отдела управления. Так он выглядит сейчас.

На видео можно увидеть, как был запущен этот спутник.

Оригинал взят отсюда

Читайте наше сообщество также вконтакте, где огромный выбор видеосюжетов по тематике "как это сделано" и в фейсбуке.

Спутниковые системы управления и контроля (ССУ и К) представляют собой совокупность радиотехнических средств контроля и управления движением и режимами работы бортовой аппаратуры ИСЗ и других космических аппаратов. СУ и К включает в себя наземные и бортовые радиотехнические средства.

Наземная часть состоит из сети командно-измерительных пунктов (КИП), координационно-вычислительного центра (КВЦ) и центрального пункта управления (ЦУП), связанных между собой линиями связи и передачи данных.

Сеть КИП необходима, во - первых потому, что зона видимости движущихся ИСЗ с одного КИП, расположенного на поверхности Земли, ограничена в пространстве и во времени, во-вторых – точность определения параметров движения ИСЗ с одного КИП недостаточна, чем больше независимых измерений будет проведено, тем выше точность. Непрерывное наблюдение за каждым ИСЗ требует использования сети из нескольких десятков КИП (некоторые из них могут располагаться на кораблях, самолетах, а также ИСЗ).

Поскольку команды управления и результаты измерений должны передаваться на большие расстояния в линиях связи применяются различные методы повышения помехоустойчивости. Эти методы можно разбить на 3 группы.

Первую группу составляют меры эксплуатационного характера, направленные на повышение качественных показателей каналов связи, используемых для передачи данных. К ним относятся: улучшение характеристик каналов; уменьшение количества возникающих в каналах импульсных помех, предотвращение прерываний и т.п.

Ко второй группе относятся меры, направленные на увеличение помехоустойчивости самих элементарных сигналов передачи данных, например такие, как:

Увеличение отношения сигнал/помеха за счет увеличения амплитуды сигнала;

Применение всевозможных методов накопления и разнесения сигналов;

Применение более помехоустойчивого вида модуляции и более совершенных методов демодуляции и регистрации элементарных сигналов (интегральный прием, синхронное детектирование, применение шумоподобных сигналов (ШПС) и т.п.)

Некоторые из этих методов обеспечивают увеличение помехоустойчивости ко всему комплексу помех (например, накопление, переход к другому виду модуляции, другие – к определенным видам помех. Например, ШПС и перемежение обеспечивают защиту от пакетов ошибок, но не повышают помехоустойчивость к независимым ошибкам.

К третьей группе мер по повышению достоверности цифровой информации, передаваемой по каналам связи, относятся различные методы, использующие информационную избыточность символов кода, отображающие передаваемые данные на входе и выходе дискретного канала (помехоустойчивое кодирование, переспрос и пр.). Реализация этих методов требует применение специальной аппаратуры:

Устройства защиты от ошибок (УЗО) – преобразования символов кода на входе и выходе канала связи.

По способу ввода избыточности выделяют:

УЗО с постоянной избыточностью, в которых используются корректирующие коды, обнаруживающие и исправляющие ошибки;

УЗО с переменной избыточностью, в которых используется обратная связь по встречному каналу;

Комбинированные УЗО, использующие обратную связь в сочетании с кодовыми и косвенными методами обнаружения и исправления ошибок.

В УЗО с переменной избыточностью определения ошибок производится либо путём применения корректирующих кодов, либо путём сравнения переданных и принятых по обратному каналу символов кода. Исправление ошибок происходит при повторной передаче искажённого или сомнительного кодового слова. В комбинированных УЗО часть ошибок или стираний исправляется за счёт постоянной избыточности кода, а другая часть только обнаруживается и исправляется повторной передачей.

Исправлением ошибок в УЗО с постоянной избыточностью можно достичь практически любых требуемых значений достоверности приёма, однако при этом корректирующий код должен иметь очень длинные кодовые блоки, что связанно с пакетированием ошибок с реальных каналах.

Наиболее широкое применение в системах передачи данных получили УЗО с обратной связью и комбинированные УЗО. Избыточность в прямом канале сравнительно невелика, так как. используется только для обнаружения ошибок или исправления ошибок малой кратности. При обнаружении ошибок избыточность увеличивается за счёт повторной передачи искажённых блоков данных.

На практике для обнаружения ошибок широкое применение нашли циклические коды, на которые разработаны как международные, так и отечественные стандарты. Наибольшее распространения получили циклический код с порождающим полиномом Этот код является циклическим вариантом расширенного когда Хемминга (добавлена общая проверка на чётность), его длина а кодовое расстояние d =4. Известно, что обнаруживающая способность кода растёт при увеличении кодового расстояния. Поэтому на каналах среднего и низкого качества следует применять коды с d >4, что при примерном сокращении максимальной длины кодовой комбинации, естественно, приводит к увеличению числа проверочных символов. Так разработанный стандарт рекомендует следующий порождающий полином , который задаёт циклический код БЧХ с минимальным кодовым расстоянием 6 и длиной не более бит. Широкое использование для обнаружения ошибок циклических кодов (Хемминга, БЧХ) во многом обусловлено простотой их реализации.

Всё сказанное выше касалось в основном использования кодов для обнаружения ошибок. Известно, что существенно улучшить характеристики метода передачи с переспросом можно введение в него исправления ошибок. Код в данном случае используется в режиме частичного исправления ошибок, а переспрос осуществляется при невозможности декодирования принятой последовательности.

В тех случаях, когда по тем или иным причинам нельзя создать канал обратной связи или задержка на переспрос недопустима, используется односторонние системы передачи данных с исправлением ошибок избыточными кодами. Такая система, в принципе, может обеспечить любое требуемое значение достоверности, однако при этом корректирующий код должен иметь очень длинные кодовые блоки. Это обстоятельство обусловлено тем, что в реальных каналах ошибки пакетируются, причем длины пакетов могут достигать больших значений. Чтобы исправить такие пакеты ошибок необходимо иметь блоки существенно большей длины.

В настоящее время известно большое количество кодов, исправляющих пакеты ошибок. Типичный подход состоит в решении этой задачи методами, которые позволяют исправить длинные пакеты ошибок за счёт не обнаружения некоторых комбинаций случайных ошибок. При этом применяются циклические коды, такие как коды Файра и декодеры типа декодера Меггита. Вместе с подходящим перемежением используются блоковые или свёрточные коды, исправляющие случайные ошибки. Кроме того, существуют методы, которые позволяют исправлять длинные пакеты в предложении, что между двумя пакетами имеется достаточно длинная зона свободная от ошибок.

В состав КИП обычно входят несколько командно – измерительных станций: приемных и передающих. Это могут быть мощные РЛС, предназначенные для обнаружения и наблюдения за “молчащими” ИСЗ. В зависимости от используемого частотного диапазона КИП могут иметь параболические и спиральные антенны, а также антенные системы, образующие синфазную антенную решетку для формирования необходимой ДНА.

Структурная схема типового КИП в составе одной передающей и нескольких приёмных станций показана на рисунке 4.7.

Принятое каждой антенной (А) высокочастотное колебание после усиления в приёмнике (ПР) поступает в аппаратуру разделения каналов (АРК), в которой разделяются сигналы троекратных измерений (РСТИ), радиотелеметрических измерений (РТИ), телевидения (СТВ) и радиотелефонной связи (СТФ). После обработки этих сигналов, содержащаяся в них информация поступает либо на вычислительный комплекс (ВМ), либо непосредственно на аппаратуру отображения и регистрации (АОРИ), откуда она транслируется на пункт управления (ПУ).

На ПУ формируются команды управления движением ИСЗ, которые через программно – временное устройство (ПВУ) и аппаратуру разделения каналов (АРК) передаются на соответствующий ИСЗ в моменты его радиовидимости с данного КИП (возможна передача и на другие КИП, в зоне видимости которых находятся ИСЗ).

Рисунок 4.7 - Структурная схема типового КИП

Кроме того, данные в ЦВМ и АОРИ передаётся по линии передачи данных (ЛПД), на координатно-вычислительный центр ССУ и К. Для привязки работы КИП к системе единого времени в его состав входит местный пункт этой системы (МП), специальное приёмное устройство которого принимает сигналы точного времени.

Структурная схема бортовой аппаратуры ИСЗ показана на рисунок 4.8.

Рисунок 4.8 - Структурная схема бортовой аппаратуры ИСЗ

Бортовая аппаратура ИСЗ содержит приёмо-передающие устройство (П и ПР) и антенное устройство (АУ) с антенным переключателем (АП). АУ может состоять из нескольких направленных и ненаправленных антенн.

Важнейшим элементом аппаратуры ИСЗ является бортовая ЭВМ, в которую поступают как сигналы с аппаратуры разделения каналов (АРК) системы передачи команд (СПК), так и от всех датчиков системы телеметрических изменений (РТИ). В бортовой ЭВМ формируются команды для системы траекторных измерений (РСТИ), системы РТИ и системы радиоуправления (СРУ). Бортовые радиомаяки входят в состав системы траекторных измерений (РСТИ), сигналы которой через бортовую аппаратуру разделения каналов (БРК) поступает на бортовые передатчики (П).

Временная шкала ИСЗ и всех наземных КИП согласуется с помощью бортового эталона времени (БЭВ), который периодически сверяется с наземной системой единого времени.

На этапе коррекции орбиты функции РСТИ зависят от принятого метода управления ИСЗ. При корректирующем методе рассчитываются новые параметры орбиты, а затем расчетный момент времени включают бортовые корректирующие двигатели, при следящем методе управления результаты траекторных измерений немедленно используются для расчёта текущих отклонений фактических координат ИСЗ и его скорости (возможно и ориентации) от требуемых и производятся коррекция рассчитанных параметров в течении всего манёвра. Следящие управление используется там, где требуется высокая точность маневрирования.

В траекторных измерениях используется те же методы измерения наклонной дальности, радиальной скорости и угловых координат, что и в радионавигационных системах (раздел 2) или системах управления движение (раздел 3).

Основная особенность бортовой аппаратуры ИСЗ – совмещение радиотехнических систем в целях снижения её массы, уменьшения габаритов, повышение надёжности и упрощения. Совмещаются системы траекторных измерений с телевизионной и телеметрической системами, системы радиоуправления с системами связи и пр. При этом накладывается дополнительные ограничения на выбор методов модуляции и кодирования в каналах различных систем, позволяющие разделить соответствующие потоки информации.

Рассмотрим структуру современных бортовых систем радиотелеметрических и траекторных измерений и особенности их работы в совмещенных радиолиниях.

Структурная схема бортовой аппаратуры (РТИ) показана на рисунке 4.9.

РТИ представляет собой многоканальную информационно-измерительную систему, в которую входят большое число источников первичной информаций (ИЛИ) и соответствующее число датчиков – преобразователей (Д). В качестве таких датчиков используется различные преобразователи неэлектрических величин в электрические (в форме, удобной для обработки и хранения): например, параметрические датчики, к которым относятся резистивные, емкостные, магнитно-упругие, электростатические и др. Из резистивных преобразователей обычно используются потенциометрические, тензометрические и терморезисторные. С помощью таких датчиков можно измерять линейные и угловые перемещения, упругую деформацию различных элементов конструкции ИСЗ, температуру и т.д.

Рисунок 4.9- Структурная схема бортовой аппаратуры РТИ

Применение аналого-цифровых преобразователей (АЦП) позволяет сразу получить измеренную информацию в цифровом виде и направить в ЭВМ или запоминающие устройство (ЗУ). Для защиты информации от внутренних помех и сбоев в УПИ (устройство первичной обработки информации) производиться помехоустойчивое кодирование и вводятся колибрационные сигналы (ИКС) и метки времени от БЭВ для идентификации сигнала каждого датчика.

Для обмена информацией между элементами системы РТИ используется единая шина данных, что обеспечивает большую гибкость управления внутри системы и совмещенных систем. В составе РТИ используется также бортовое устройство сопряжения (БУС), обеспечивающее сопряжение всех элементов РТИ по форматам данных, скости передачи порядку подключения и прочее. БУС работает совместно с АРК, формирующей цифровой сигнал для передатчика (П).

Внутренний комплекс управления, структура которого показаны на рисунок 4.10, также использует общую шину данных, ЭВМ, ЗУ и БЭВ.

Рисунок 4.10 - Внутренний комплекс управления

Бортовой комплекс управления (БКУ) составляет часть автоматизированной системы управления ИСЗ. В соответствии с программой ЭВМ БКУ по командам с Земли управляет перемещением ИСЗ по орбите, переключает режимы работы бортовой аппаратуры, заменяет отказавшие блоки и т.п. В автономном режиме БКУ контролирует ориентацию ИСЗ и по сигналам датчиков ориентации (ДО) стабилизирует положение ИСЗ в пространстве.

Принятый сигнал усиливается в приемнике (Пр), после демодуляции групповой сигнал поступает на АКР, в котором выделяются сигналы: системы управления блоками аппаратуры (СУБ), системы разделения и передачи команд управления средствами изменения положения ИСЗ (АРК СПК). Каждой команде присваивается адрес, величина и время исполнения; адрес указывает объект управления: СП – средства перемещения ИСЗ; СК – средства коррекции ориентации ИСЗ и т.п.

Наиболее важным для ИСЗ являются команды на изменение его орбиты; ориентации относительно Земли или Солнца и его стабилизации относительно этих направлений. Точность ориентации определяется назначением ИСЗ. Для ИСЗ с широкой ДНА допустима погрешность 5 ÷ 7, с узкой ДНА – 1 ÷ 3 градуса; при этом потенциальная точность средств ориентации может быть очень высока (до долей угловых секунд), например, для межпланетных станций.

Высокое качество передачи командной информации достигается помехоустойчивым кодированием и обратной связью: прием каждой команды подтверждается по обратному каналу ИСЗ – КИП.

В радиоканале КИП – ИСЗ (Земля – ИСЗ) передача командной информации совмещается с сигналами управления бортовой аппаратуры и сигналами запроса телеметрической информации; в радиоканале ИСЗ – Земля совмещаются: информационный канал, по которому идет передача телеметрической и коммерческой информации, канал обратной связи и обратный измерительный канал. Для синхронизации сигналов в совмещенных радиосистемах по одному из радиоканалов передаются специальные синхропоследовательности, вид которых зависит от применяемого способа разделения каналов.

Для разделения каналов может использоваться АКР с временным разделением (ВКР), частотным разделением (ЧКР), кодовым разделением (КРК) и комбинированным разделением каналов.

При КРК каждому каналу отводится временной интервал, как это имеет место при ВРК, однако сигналы таких каналов передаются в любой последовательности в выделенной для них полосе частот, благодаря тому, что каждый блок данных содержит информационную и адресную составляющие. Системы КРК имеют более высокую помехоустойчивость, но их пропускная способность меньше, чем при ВРК или ЧРК.

Учитывая многофункциональность систем ССУ и К и структурную неоднородность передаваемых сигналов, в радиоканалах ИСЗ – Земля и обратно используются сложные виды модуляции ШИМ – ЧМ, КИМ – ЧМ – ФМ, ИМ – ФМ – ФМ (при временном разделении каналов – ВРК) и АМ – ЧМ, ЧМ – ФМ, ЧМ – АМ (при частотном разделении каналов – ЧРК).

Поскольку каналы системы управления и контроля совмещаются с коммерческими каналами спутниковой системы связи или с каналами научной информации спутниковых систем специального назначения, в качестве несущих в радиоканалах используется тот же диапазон частот: от сотен МГц до десятков ГГц.

Мы быстро привыкаем к прогрессу. Вещи, которые нам несколько лет назад казались фантастикой, сегодня не замечаются и воспринимаются как всегда существовавшие. Достаточно покопаться в старых вещах, как вдруг найдется монохромный мобильный телефон, дискета, магнитофонная кассета или даже катушка. Не так давно это было. Не так давно и интернет был «по талонам» под скрип модема. А кто-то помнит 5,25" жесткие диски или даже магнитофонные кассеты с компьютерными играми. И обязательно найдется тот, кто скажет, что в его время были 8" дискеты и бобины для ЕС ЭВМ. И в тот момент ничего не было современнее, чем это.

В эти недели можно наблюдать традиционные мероприятия, посвященные запуску первого Спутника - началу Космической эры. Силой случая спутник, который должен быть первым, стал третьим. А первым полетел совсем другой аппарат.
Этот текст о том, как просто сейчас услышать спутники на околоземных орбитах и как это было в начале космической эры. Перефразируя известной когда-то книги Е. Айсберга: «Спутник - это очень просто!»

За последние 5-10 лет космос стал ближе к неспециалистам, как никогда. Появление технологии SDR, а затем донглов RTL-SDR открыло легкий путь в мир радио людям, которые к этому никогда не стремились.

Зачем это надо?

Ремарка о радиолюбителях и первых спутниках

Если для Запада Спутник был большим сюрпризом, то, по крайней мере, советские радиолюбители были предупреждены за несколько месяцев до события.
Взглянув на страницы журнала «Радио» , можно с лета 1957 года найти статьи, как об искусственном спутнике, запуск которого ожидается в ближайшее время, так и схемы аппаратуры для приема сигналов спутника.
Ажиотаж вызванный Спутником был неожиданным, и оказал сильное влияние на такие «не научные» сферы жизни общества, как например, мода, дизайн автомобилей и пр.
The Kettering Group of amateur satellites trackers прославилась в 1966 году, обнаружив советский космодром в Плесецке. Группа наблюдателей возникла в гимназии города Кеттеринг (Великобритания) и первоначально преподаватель с помощью радиосигналов спутников демонстрировал эффект Доплера на уроках физики. В последующие годы группа объединила любителей, специалистов из разных стран. Один из её активных участников - Свен Гран, проработавший всю жизнь в шведской космонавтике (Swedish Space Corporation).

На своем сайте он опубликовал статьи об истории ранней космонавтики, аудиозаписи сделанные в 1960-1980-е. Интересно послушать голоса советских космонавтов во время будничных сеансов связи. Сайт рекомендуется к изучению любителям истории космонавтики.

Любопытство. Хотя «всё можно найти в интернете», немногие задумываются, что с начала это «всё» кто-то помещает в интернет. Кто-то пишет истории, кто-то делает интересные фото, а потом уже это расходится по сети ретвитами и репостами.

Можно по-прежнему слушать переговоры космонавтов, которые особо активны в момент прибытия/убытия экипажа с МКС. Кое-кому удавалось ловить переговоры во время выхода в открытый космос. Не всё показывает НАСА ТВ, особенно потому, что над Россией для НАСА - это слепые зоны полета, а TDRS еще летают не в достаточном количестве. Из любопытства можно принимать погодные спутники NOAA (пример методики) и Meteor (снимки имеют лучшее разрешение пример) и узнавать несколько больше информации, чем это публикуется в СМИ.

Можно узнать из первых рук, как «поживают» множество cubesat.

У некоторых есть программы для приема и расшифровки телеметрии, другие телеграфируют в явном виде. Примеры можно посмотреть .

Можно наблюдать работу ракет-носителей и разгонных блоков при выводе груза на заданную орбиту. Это же оборудование можно использовать для отслеживания стратосферных зондов. Вот , например, удивительный случай для меня - шар вылетел из Британии 12 июля и на высоте 12 километров уже сделал пару кругосветных путешествий, пролетел на Северным полюсом. Недавно был замечен над Сибирью. Очень мало приемных станций участвующих в проекте.

Собственно, что нужно для приёма?

1. Приемник, работающий в необходимом диапазоне. В большинстве случаев RTL-SDR соответствует достаточным требованиям. Рекомендуются предусилитель, режекторный фильтр. Рекомендуется использовать USB удлинитель с ферритовыми фильтрами - это уменьшит шумы от компьютера и позволит разместить приемник ближе к антенне. Хороший результат дает экранирование приемника .
2. Антенна на выбранный диапазон. «Лучший усилитель - это антенна». Какой бы предусилитель не был бы установлен после антенны, но при плохой антенне будет усиливать только шум, а не полезный сигнал.
3. В случае приема сигнала спутников нужно знать что летает, где и когда. Для этого нужны программы слежения за спутниками, указывающие и предсказывающие положение спутника в определенный момент.
4. Программы для приема и расшифровки телеметрии cubesat или метеорологических спутников.

Особенностью приема сигнала со спутников является расстояние и эффект Доплера.
По теории приема хорошо написано в этом документе со страницы 49 -
Satellite communication Construction of a remotely operated satellite ground station for low earth orbit communication .

Выведенная формула показывает, что мощность, принятая приемником, напрямую зависит от характеристик излучающей и принимающей антенн и обратно пропорциональна квадрату расстояния между приемником и передатчиком при одинаковой длине волны. Чем больше длина волны, тем меньше излучение рассеивается («Почему небо голубое?»).

Пролетающий над головой спутник находится на расстоянии нескольких сотен километров, а пролетающий на вашем горизонте обзора может находиться на расстоянии пары тысяч километров. Что естественно на порядки уменьшит уровень принимаемого сигнала.

А мощность передатчика не велика, то шансы успешного приема не велики. Например, у FunCube-1 мощность передатчика на освещенной стороне 300 mW, а в тени всего 30 mW.

Какая нужна антенна, и на какой диапазон?

Прежде всего, это зависит от места приема и объектов приема. Если это спутник с полярной орбитой, то рано или поздно он пролетит над приемной станцией. Это метеоспутники, многие cubesat. Если же это, например, МКС, а приемная станция находится в Москве, то МКС будет пролетать только на горизонте. И чтобы провести связь или долго слышать спутник необходимо иметь высокоэффективные антенны. Поэтому необходимо определиться - что доступное летает в досягаемости от места приема.

Какие программы существуют для слежения за спутниками, указывающие и предсказывающие положение спутника в определенный момент?

Online инструменты:
- www.satview.org
- www.n2yo.com

Из программ для Windows: классический Orbitron (обзор программы) и, например, Gpredict .

Последний показывает информацию по частотам спутников. Существуют программы и для других платформ, например, для Android.

Мы же будем использовать Orbitron и информацию о частотах из сторонних источников.

Как программы вычисляют орбиты спутников?

К счастью необходимые данные для расчета орбит (TLE набор элементов орбиты для спутника Земли) свободно распространяются в интернет и доступны . Вам даже не нужно думать об этом - программы автоматически загружают свежие данные об орбитах космических объектов.

Но так было не всегда

Командование воздушно-космической обороны Северной Америки (NORAD) ведет каталог космических объектов и на самом деле публично доступный каталог не полный - в ней нет военных спутников США. Ловлей таких объектов занимаются группы энтузиастов-любителей. Иногда им удается найти отсутствующий в открытой базе объект.

Вопрос определения и предсказания орбиты возник еще до запуска спутников. В СССР к решению этой проблемы был привлечен широкий круг наблюдателей и инструментов. В наблюдении и измерении орбиты Спутника, кроме штатных станций траекторных измерений, были привлечены обсерватории и кафедры высших учебных заведений, а выбранный легкодоступный радиолюбительский диапазон позволил привлечь к наблюдениям первых спутников армию радиолюбителей - в журнале Радио 1957 года можно найти схему радиопеленгационной установки, магнитофонную запись с которой радиолюбителю необходимо было выслать в адрес Академии наук СССР. К необычной работе на первом этапе были привлечены пеленгаторы системы «Круг» , принадлежащие совсем другому ведомству.

Вскоре больших успехов добились баллистики НИИ-4. Разработанная ими программа для ЭВМ «Стрела-2» впервые позволила определять параметры орбиты не по сведениям от пеленгаторов, а по результатам траекторных измерений, получаемых станциями «Бинокль-Д» на НИПах. Появилась возможность прогнозировать движение спутников по орбите.
Станции траекторных измерений первого поколения «Иртыш» были постепенно заменены новыми станциями «Кама» и «Висла» со значительно более высокими техническими показателями по дальности, точности и надёжности. В 1980-х появились лазерные дальнометры. Почитать подробнее можно .

Станции измеряли орбиты не только «своих», но и спутников любимого вероятного противника. Очень быстро на орбите появились спутники оптической и затем радиоразведки. О том, что они могли разглядеть в далеком 1965 году будет ниже. А пока вспомню анекдотическую историю, о солдатах далекой северной части, вероятно единственным развлечением, которых было соблюдение правил радио- и «оптической» маскировки в момент пролета соответствующих спутников. Однажды перед пролетом американского спутника оптической разведки они, естественно ради забавы, использовали шлак из котельной для написания огромного слова на снегу.

А как же любители поохотиться за спутниками? Им приходилось выслушивать эфир, всматриваться в небо после получения новостей о запуске ракеты с космодрома. Обычно несколько витков после запуска были предсказуемы.

На фото 2000 карт содержащие наборы элементов орбиты для спутников Земли полученные Свеном Граном от NASA в период 1977-1990. Затем их можно было получить по коммутируемому доступу и затем, через несколько лет, в интернет. Свен отсканировал эти карты для тематической группы на Facebook т.к. они содержат наборы элементов, которые отсутствуют в базе Spacetrack.org.

Эти данные использовались для предсказания витков, на которых возможно наблюдение космических объектов.
Естественно никаких компьютеров - только вот эти два трафарета использовались еще 25 лет назад. И к моменту получения TLE данные были не свежими.

Позже для расчета орбит Свен использовал собственноручно написанные программы для ПК.

При полете Спутника КИК еще не имел собственного вычислительного центра, а выделенного машинного времени на ЭВМ других организаций не хватало для всех вычислений, и орбиту Спутника достаточно точно предсказывали специально изготовленными трафаретами.

Итак, мы можем в окне программы Orbitron видеть спутники из открытой базы, они разбиты на категории геостационарные, радиолюбительские, погодные, МКС и т.д. Не все из них представляют интерес для приема, некоторые не работают и представляют интерес только для фотографов ночного неба.

Частоты рабочих спутников можно посмотреть здесь:

Какая бы антенна не была общее условие - подальше от препятствий и повыше от земли. Чем более открытый горизонт, тем более продлится сеанс. И не забывайте, что в случае направленной антенны её нужно «направлять» в сторону спутника.

Очень большая ремарка о советских антеннах дальней космической связи

Разработка ракет семейства Р-7 шла быстрее, чем спутников, отчасти потому, что «добро» спутникам дали, когда Р-7 уже перешла в стадию летных испытаний. Скорейшее создание третьей, четвертой ступеней позволили достичь второй космической скорости и осуществить полет ракеты к планетам, Луне, облет Луны с возвращением к Земле и попадание в Луну. Времени на проектирование чего либо с нуля не было, использовались готовые устройства и узлы. Например антенная установка станции «Заря» для связи с первыми пилотируемыми кораблями представляла собой четыре спирали, смонтированные на основании от прожекторной установки, оставшейся после войны.

В условиях цейтнота для дальней космической связи были использованы те антенны, что уже были в нужном месте и нужных характеристик. Подробнее о временном центре космической связи можно почитать .

Одновременно с запусками в сторону Луны «рядом» же строились два капитальных центра дальней космической связи с крупнейшими в мире, на тот момент, антеннами космической связи (к слову Центрами дальней космической связи их называли журналисты, реальные же названия другие - НИП-10 и НИП-16, но и это, по некоторым причинам, не совсем корректные названия.).

Построен комплекс тоже из «готовых узлов» и потому возведен в рекордно короткие сроки. Использование орудийных поворотных устройств как основание антенн вызвало у ЦРУ легкое замешательство и некоторое время они считали, что это возводится береговая батарея. Через два года произошел курьез связанный с советским экспериментом на комплексе «Плутон» по уточнению значения астрономической единицы путем радиолокации Венеры. Вероятно чиновники в СССР решили, что значительно уточненное значение астрономической единицы является государственной тайной и исказили опубликованный результат эксперимента. Над неуклюжей попыткой скрыть значение посмеялись астрономы :

we should congratulate our Russian colleagues on the discovery of a new planet. It surely wasn"t Venus!

Антенна, сыгравшая важнейшую роль в изучении соседних планет в 1960-1970х, была порезана на металл Украиной в ноябре 2013-го.

Процитирую Бориса Чертока:

Скрытый текст

По предварительным расчетам для надежной связи с космическими аппаратами, находящимися внутри Солнечной системы, на Земле надо построить параболическую антенну диаметром около 100 метров. Цикл создания таких уникальных сооружений оценивался оптимистами в пять-шесть лет. А до первых пусков по Марсу в распоряжении антенщиков было меньше года! К тому времени уже строилась параболическая антенна симферопольского НИП-10. Эта антенна диаметром 32 метра возводилась для будущих лунных программ. Была надежда, что ее эксплуатация начнется в 1962 году.

Главный конструктор СКБ-567 Евгений Губенко принял смелое предложение инженера Ефрема Коренберга: вместо одного большого параболоида соединить в единую конструкцию восемь шестнадцатиметровых «чашек» на общем опорно-поворотном устройстве. Производство таких средних параболических антенн уже было хорошо освоено. Предстояло научиться синхронизировать и складьшать в нужных фазах киловатты, излучаемые каждой из восьми антенн при передаче. При приеме предстояло складывать тысячные доли ватта сигналов, доходящих до Земли с расстояний в сотни миллионов километров.

Разработка металлоконструкций механизмов и приводов для опорно-поворотных устройств была другой проблемой, которая могла потребовать нескольких лет. Не лишенный чувства юмора Агаджанов объяснил, что существенную помощь космонавтике оказал запрет Хрущевым строительства новейших тяжелых кораблей Военно-Морского Флота. Готовые опорно-поворотные устройства орудийных башен главного калибра строившегося линкора были быстро переадресованы, доставлены в Евпаторию и установлены на бетонных основаниях, сооруженных для двух антенных систем - приемной и передающей.

Шестнадцатиметровые параболические антенны изготавливал Горьковский машиностроительный завод оборонной промышленности, металлоконструкцию для их объединения монтировало НИИ тяжелого машиностроения, приводную технику отлаживал ЦНИИ-173 оборонной техники, электронику системы наведения и управления антеннами, используя корабельный опыт, разрабатывал МНИИ-1 судостроительной промышленности, линии связи внутри НИП-16 и выход его во внешний мир обеспечивало Министерство связи, Крымэнерго подводило линию электропередач, военные строители прокладывали бетонированные автодороги, строили служебные помещения, гостиницы и военный городок со всеми службами.

Масштабы работ впечатляли. Но фронт был столь широк, что с трудом верилось в реальность сроков, которые называл Агаджанов.

Во время разговоров подъехал Геннадий Гуськов. Он был заместителем Губенко, здесь руководил всей радиотехнической частью, но по необходимости вмешивался и в строительные проблемы.

Обе АДУ-1000, приемная и передающая, будут сданы в срок! Мы не подведем, - бодро доложил он.
- Почему тысяча? - спросил Келдыш.
- Потому что общая эффективная площадь антенной системы -тысяча квадратных метров.
- Не надо хвалиться, - вмешался Рязанский, - общая площадь у вас будет не более девятисот!

Это был спор приверженцев разных идей, но в это время было не до какой-то сотни квадратных метров.

После очередного посещения временного центра связи в Симеизе Королев и Келдыш по дороге к самолету посещали быстровозводившиеся центры связи. В 1960-м году на НИП-16 вступил в строй радиотехнический комплекс Плутон , через 7 месяцев(!) после начала строительства, став самым мощным в истории человечества на то время.

Через два года на НИП-10 была построена станция дальней космической связи «Катунь» с антенной диаметром 25 метров, вскоре увеличенной до 32.

Члены Государственной комиссии Г.А. Тюлин, С.П. Королёв (с 1966 года Г.Н. Бабакин), М.В. Келдыш придавали особое значение полёту лунных и межпланетных аппаратов. Как правило, после запуска этих КА прибывали на НИП-10 или НИП-16, заслушивали доклады руководства ГОГУ или её групп, а в случае нештатных ситуаций и разработчиков бортовых и наземных технических средств.

Вероятный противник активно интересовался происходящим в советской космонавтике, благодаря чему сейчас можно узнать много интересного из рассекреченных отчетов и спутниковых фото. Тема спутникового шпионажа очень интересна и объемна, желающие могут прочитать, например, The US Deep Space Collection Program .

Вот пример фрагмента спутникового фото и фрагмента схемы из отчета ЦРУ о крупнейшем советском центре космической связи.

Без отчета ЦРУ я бы не догадался, что это антенное поле КВ узла связи , также выполнившее наблюдение первых Спутников.

Осведомленность ЦРУ в некоторых вопросах поражает, причем видно, что это аналитика, а не агентурные сведения и высокий класс инженеров верно интерпретирующих назначение сооружений на фото.

На американском фото площадка станции дальней космической связи «Катунь» с зданиями управления и антенной ТНА-400.
Антенна ТНА-400 склонилась к горизонту и ведет сеанс связи… В центре на верхней границе прямоугольник антенны в виде «антенной решётки» с синфазными спиральными излучателями, это станция передатчика мощностью 10 кВт для связи с лунными кораблями. Выглядела она так :

Дата съемки 5 октября 1965 года. Судя по теням - время до полудня. А днем ранее, утром 4 октября была запущена «Луна-7».

.

Сигнал не очень хорош, малошумящий усилитель необходим. На спектрограмме видно, что BPSK сигнал прерывается тоном каждые 5 секунд.

Если Вам удалось принять сигнал, то можно переходить к следующему этапу - дешифровке сигнала. В случае FUNCube, необходимо скачать программу Funcube telemetry dashboard

Следуя инструкции настраиваем программу:

И принимаем телеметрию:

Как расшифровывалась телеметрия советских космических аппаратов в первое космическое десятилетие

Процитирую Бориса Чертока и Олега Ивановского.

8 октября 1967 г., преодолев расстояние свыше 300 млн км, «Венера-4» вошла в зону притяжения планеты. Начался заключительный сеанс связи. По темпу нарастания частоты принимаемого с ОО сигнала ощущалось стремительное увеличение – под действием поля тяготения Венеры – скорости встречи с планетой. Но вот сигнал пропал – набегающий атмосферный поток нарушил ориентацию параболической антенны станции на Землю. В тот же момент бортовая автоматика выдала команду на отделение СА. В небольшом зале Евпаторийского центра управления полетом наступила тишина: все замерли в ожидании сигнала. Томительно медленно электронные часы отсчитывали секунды. Наконец по громкой связи услышали радостный крик: «Есть сигнал с СА!» Через несколько минут начала поступать информация: «Давление 0.05 атм, температура минус 33°С, содержание СО2 в атмосфере около 90%» – и после небольшой паузы: «Информация с радиовысотомера в сбое».
Это наш специалист Ревмира Прядченко, глядя на пролетающую по столу бесконечную ленту с двоичными символами, визуально – не только «персоналок», но и простых электронных калькуляторов тогда еще не существовало – выделяла нужный канал, превращала двоичные символы в число и по заполненным тарировочными характеристиками точно сообщала значение параметра.

***

Одна из помощниц Сергея Леонидовича, чуть наклонилась к экрану индикатора:
- Есть телеметрия. Должен идти первый коммутатор.
- Мирочка на месте? - спросил Бабакин.
- Конечно. Сейчас запросим, что она видит.
…Мирочка. Или, если полностью, - Ревмира Прядченко.
Такое имя ей придумали родители, соединив в нем два слова: «революция» и «мир». Была в минувшие годы такая мода. В группе управленцев Мира была человеком исключительным, обладавшим феноменальной способностью держать в памяти десятки операций, которые надлежало выполнять приборам и системам станции по подаваемым с Земли радиокомандам или от бортовых ПВУ. Пожалуй, как никто иной, она с ходу умела понимать и расшифровывать телеметрические сигналы, порой весьма перепутанные космической разноголосицей радиопомех.
Ей-богу, этот ее дар мог с успехом соперничать с любым автоматическим способом обработки информации. Не раз наши управленцы приводили в недоумение искушенных коллег, заявляя, что де у нас информация с «ВЕНЕР» обрабатывается специальной системой «Мира-1».
- Как это - «Мира-1»?! Нет таких машин. ЭВМ «Мир-1» есть, а «Мира-1»…
- Вот то-то и оно, что у вас «Мир», а у нас «Мира»!
А какие прекрасные стихи писала Мирочка…
Бабакин взял микрофон.
- Мирочка! Добрый день. Ну, что у вас?
- Здравствуйте, Георгий Николаевич! - Она по голосу узнала Главного. - Пока сказать ничего не могу. По телеметрии сплошные сбои. Параметры выделить нельзя.
- Ну, хотя бы что-нибудь…
- Сейчас… минутку… пока только одно могу сказать, но не гарантирую… вот… ДПР не в норме…
Главный опустил руку с микрофоном.
- ДПР… ДПР… Это давление после редуктора?
За столом задвигались. Одновременно некоторая растерянность с озабоченностью появилась на лицах управленцев.
Большой смотрел то на Главного, то на Азарха. Техническое руководство для того и существует, чтобы принимать решения, что дальше делать в сложной обстановке, продолжать ли сеанс или дать выключающую команду?
Сложность была в том, что на борту станции работало программно-временное устройство, беспристрастно выдававшее в нужной последовательности команды-сигналы для ориентации станции и включения корректирующего двигателя. Работало это устройство, и ему невдомек, что какой-то там ДПР не в норме…
- К чему это может привести… к чему… к чему? - задумался на секунду Главный, - к повышенному расходу газа, к избыточной тяге на соплах ориентации, так? Станция может не сориентироваться?
- Георгий Николаич, надо разобраться, - не скрывая волнения, проговорил кто-то из управленцев.
Главный взял микрофон:
- Мирочка, ну что?
А неоновые цифры секундомера отщелкивали секунды и минуты, ставшие какими-то уж очень короткими.
- Разбираюсь, сбои сплошные, пока ничего нового не скажу…
- Выключим станцию, дадим отбой? - Большой вопросительно посмотрел на Главного.
- Отставить отбой. Не волноваться. Пусть сеанс идет.
На индикаторе бился шершавый, лохматый бугорок дальнего голоса станции. Ну почему так, словно по закону «пакости», именно тогда, когда информация была нужнее, чем когда-либо, ее никак нельзя было «выудить» из мутности сбоев и помех?
- А повторить мы можем? Газа в системе ориентации хватит? - Продолжал допрос технический руководитель. - Нет, надо собрать рабочую группу и все тщательно разложить по полочкам, по порядку…
- Да какие «полочки!» В крайнем случае, сеанс коррекции придется повторить…
- А это реально? Газа хватит? Тут требуется все тщательно обдумать. Георгий Николаевич…
Щелкнул репродуктор циркуляра и радостный голос Мирочки, непривычно наполненный звенящими нотками и прерывающийся от волнения:
- Георгий Николаич! Расшифровала! Все в порядке! ДПР - в норме! В норме!
И сразу снялось напряжение. А на часах - 11 часов 03 минуты. И всего-то прошло каких-то 5 минут. Всего пять минут...

По воспоминаниям именно с этим связана гибель «Союз-11», падение давления в котором было сразу зафиксировано на лентах самописцев, но возле них не было такого таланта, чтобы расшифровать налету, поднять тревогу и предупредить экипаж ранее, чем они сами почувствовали фатальное падение давления. К сожалению разработка автоматической системы приема и дешифрования телеметрии еще не была завершена.

При приеме сигнала спутника неизбежно такое явление как эффект Доплера. На спектрограмме это будет выглядеть так :

При приближении спутника к точке приема частота растет и при удалении уменьшается. Такие «рисунки» на спектрограмме позволяют точно определить, что сигнал принадлежит именно движущемуся спутнику, а не наземному источнику помехи. При приеме телеметрии необходимо вручную подстраивать частоту сигнала. Существует возможность автоматически подстраивать частоту и опять в этом поможет программа Orbitron, вычисляющая необходимую частоту и управляя программой SDRSharp или HDSDR.

Настройка HDSDR намного проще. В Orbitron аналогично статье устанавливаем драйвер MyDDE:

В HDSDR - Options\DDE client.

Перед использованием синхронизируем часы по интернету (с ближайшим NTP сервером). Удачной охоты.

Эффект Доплера 50 лет назад

Процитирую еще одни мемуары:

Пульт светится разноцветными огнями-пробегают синие и зеленые импульсы на экранах осциллографов.
- Тик-так, тик-так,-как метроном, щелкает какой-то прибор. Медленно идет время. Ожидание. Озабоченные лица.
Тик-так, тик-так. Долго, долго идет сигнал. Ему ведь предстоит пробежать 78 миллионов километров. 4 минуты 20 секунд уйдет на это… Есть! Есть!
***
На помощь приходит физический эффект Доплера. Как известно, чем больше скорость аппарата, излучающего радиосигналы, тем сильнее смещение частоты этого сигнала. По величине смещения можно определить скорость и устойчивость полета.
Уже семь утра. За окном светает. Счетчики системы настройки частоты, которая все время перестраивает параметры приемной антенны так, чтобы следить за изменением сигнала, возникающим из-за увеличения скорости, начинают частить: значит, все сильнее сказывается притяжение Венеры. Скорость нарастает. До планеты остается всего 15 тысяч километров.
Зуммер почти захлебывается. Быстро растет скорость. Венера все ближе и ближе. В 7 часов 25 минут ушла последняя команда Земли - включить программно-временное устройство. Станция теперь полностью независима.

Что же это за система настройки частоты? Можете представить себе эту систему и её сложность и размеры, если известно что она состояла из множества кварцевых резонаторов отличавшихся друг от друга частотой в ОДИН ГЕРЦ.