 |
|
 |
|
|
|
|
Государственное конструкторское бюро "Южное" им. М.К. Янгеля Ракеты и космические аппараты ©ГКБ "Южное" им. М. К. Янгеля, Днепропетровск, 2000 Наш адрес: ruzhany@narod.ru |
КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ ПОИСКОВОГО ЭТАПА РАБОТ
ХАРАКТЕРИСТИКА ЭТАПА Важнейшей задачей, решаемой одновременно с работами по созданию носителя 63С1 и космического аппарата ДС-1, было определение (первоначально в теоретическом плане) потенциальных областей эффективного применения космической техники и формирование плана проведения проектно-конструкторских и экспериментальных работ в натурных условиях, направленных на подтверждение расчетных предпосылок, выработку заключений о возможности создания эксплуатационных космических систем и требований к ним. В декабре 1959 г. создается Межведомственный научно-технический совет по космическим исследованиям при АН СССР во главе с академиком М. В. Келдышем, на который возлагается разработка тематических планов по созданию космических аппаратов, выдача основных технических заданий, научно-техническая координация работ по исследованию и освоению верхней атмосферы и космического пространства, подготовка вопросов организации международного сотрудничества в космических исследованиях. Членом Президиума Межведомственного научно-технического совета по космическим исследованиям утверждается М. К. Янгель. В области прикладных задач проведение подобных работ было поручено НИИ-4 Министерства обороны.
Совместными усилиями Академии наук и Министерства обороны СССР была подготовлена и окончательно утверждена в августе 1960 г. программа первой очереди пусков ракеты-носителя 63С1. В программу вошли задания на разработку и запуск космических аппаратов ДС-А1, ДС-П1, ДС-К8, на которых наряду с решением исследовательских задач ставились и военно-прикладные эксперименты. Первая очередь пусков ракеты-носителя 63С1 предусматривала также выведение на орбиту исследовательских аппаратов 1МС, 2МС разработки ОКБ-1. Уже к декабрю 1961 г. была выпущена проектная документация на аппараты ДС-А1, ДС-П1, ДС-К8. В июне 1962 г. выведен на орбиту первый из указанных аппаратов — ДС-П1, а в феврале 1963 г. пуски ракеты-носителя 63С1 первой очереди были завершены. В программу второй очереди пусков ракеты-носителя 63С1, утвержденную в июле 1962 г., кроме уже известных аппаратов ДС-А1 и ДС-П1 вошли вновь разработанные исследовательские космические аппараты ДС-МТ и ДС-МГ, а также космический аппарат "Омега-1", созданный специалистами Всесоюзного научно- исследовательского института электромеханики для отработки электромаховичной системы ориентации. Предусмотрен повторный запуск космического аппарата ДС-2 для отработки запуска из новой шахтной стартовой позиции ракеты-носителя 63С1. Первый пуск носителя 63С1 второй очереди состоялся в мае 1963 г., последний — в июле 1965 г. (космический аппарат ДС-А1). Поисковый этап работ по космической тематике завершился запуском малого космического аппарата оптической комплектации ДС-МО в марте 1967 г., замыкавшим программу третьей очереди пусков ракеты-носителя 63С1. В общей сложности осуществлено 15 успешных запусков космических аппаратов восьми типов. Космические аппараты ДС-1, ДС-А1, ДС-К8, ДС-П1, ДС-МГ, ДС-МТ выполнены с максимально возможным использованием общей конструктивной и аппаратурной схемы. Герметичный корпус космического аппарата состоит из двух полусферических днищ и цилиндрической проставки диаметром 800 мм. Внутри корпуса, заполненного азотом, расположены фермы, на которых размещаются блоки химических батарей, радиотехнический комплекс, аппаратура управления и электронные блоки исследовательской аппаратуры. Датчики исследовательской аппаратуры устанавливаются на цилинд-рической части корпуса и верхнем днище. Бортовая обеспечивающая аппаратура космического аппарата комплектовалась, как правило, из серийно изготавливаемых приборов и оборудования ракетной техники. Базовыми элементами аппаратурного комплекса аппарата стали аппаратура командной радиолинии БКРЛ-Э разработки НИИ-648, радиотелеметрическая сис-тема "Трал-МСД" и система радиоконтроля орбиты "Рубин-1Д" разработки Опытноконструкторского бюро Московского энергетического института, химические источники питания разработки Всесоюзного научно-исследовательского института источников тока. Система терморегулирования построена на основе использования двух вентиляторов, блока управления с температурными датчиками и радиационной поверхности. На аппаратах ДС-МТ и ДС-МГ применен выносной теплообменник с радиационной поверхностью. Антенно-фидерные устройства космических аппаратов содержат 4 штыревые, 5 ленточных и одну щелевую антенны. Длина цилиндрической части корпуса не является постоянной и меняется от аппарата к аппарату в зависимости от состава и габаритов электронных блоков исследовательской аппаратуры. Корпус космического аппарата ДС-2 собран без использования цилиндрической проставки. Все аппараты поискового этапа разработаны без использования системы ориентации в пространстве. Исключение составляет аппарат ДС-МО, известный по литературным источникам как "космическая стрела", на котором впервые в мировой практике была применена аэрогироскопическая система ориентации космического аппарата. Характерной деталью внешнего вида аппарата является выдвижная юбка аэростабилизатора. На аппарате ДС-П1 была впервые в практике ОКБ-586 применена солнечная энергоустановка. Батарея фотопреобразователей выполнена в форме додекаэдра, жестко связанного с герметичным контейнером. Масса первых аппаратов находилась в пределах от 47 (ДС-2) до 321 кг (ДС-МО), масса исследовательской аппаратуры — от 4,5 кг до 44 кг. Срок активного существования космического аппарата на орбите (за исключением аппарата ДС-П1) определялся возможностью химических источников питания и составлял 10... 15 суток.
Управление функционированием космического аппарата и прием научной информации осуществлялись средствами наземного командно-измерительного комплекса Министерства обороны СССР. Выполненные на данном этапе работы позволили не только сформировать целевые направления дальнейшего развития космической техники на предприятии и в СССР в целом, но и подготовить новые экономичные решения в области проектно-технологической базы, вплотную подойти к идее унифицированных космических аппаратов. КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ ДС-1
Назначение аппарата: — отработка ракеты-носителя 63С1, стартового комплекса "Маяк-2", конструкторских и аппаратурных решений по космическому аппарату; — измерение перегрузок на участке выведения и угловых скоростей космического аппарата после отделения от носителя; — выявление возможности применения маломощных передатчиков типа МБП-1; — исследование космических лучей. Постановщики эксперимента: ОКБ-586, Институт прикладной геофизики АН СССР. Основные характеристики:
Состав научной аппаратуры; — аппаратура регистрации космических излучений Л3-7; — радиопередатчик МБП-1. Космический аппарат ДС-1 — первая совершенно новая для ОКБ-586 разработка, потребовавшая решения многих инженерных и организационных проблем, связанных с освоением тематики, организацией производства, созданием кооперации разработчиков. Основной узел космического аппарата — корпус — имеет на наружной поверхности 20 фланцев, на которых располагаются передающие и приемные антенны радиотехнического комплекса, счетчики рентгеновского излучения, заправочные клапаны. На передней полусфере предусмотрены кронштейны для установки датчиков направления на Солнце. На заднем днище расположен центральный фланец для крепления спутника к носителю и передачи усилия толкателя в момент отделения спутника от носителя. Две попытки запуска КА ДС-1 в конце 1961 г. оказались неудачными вследствие аварий ракеты-носителя. По результатам пусков выявлена необходимость проведения ряда доработок по конструкции и системе управления носителя. Космический аппарат ДС-1 КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ ДС-2
Назначение аппарата: — отработка ракеты-носителя 63С1; — исследование прохождения радиоволн в верхних слоях атмосферы. Постановщики эксперимента: ОКБ-586. Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн АН СССР. Основные характеристики:
Состав научной аппаратуры: двухчастотный передатчик "Маяк-02" Е-177-2. Конструктивно космический аппарат ДС-2 выполнен в виде шара диаметром 800 мм, состоящего из двух полусфер. В нижней полусфере корпуса размещены передатчик "Маяк" и блок химических батарей. На наружной поверхности установлены часовой механизм, предназначенный для выдачи команды на раскрытие ленточных антенн через 10 с после отделения космического аппарата от II ступени ракеты-носителя, и антенно-фидерное устройство, состоящее из двух пар ленточных антенн, свернутых в катушки. Наружная поверхность космического аппарата отполирована и частично окрашена краской для получения необходимых оптических коэффициентов. Успешный запуск космического аппарата ("Космос-1") подтвердил правильность (с учетом проведенных доработок) всех принципиальных решений, заложенных при разработке носителя и стартового комплекса "Маяк-2". Впервые обнаружено наличие и определен диапазон крупномасштабных неоднородных образований в ионосфере, определены углы рефракции радиоволн. 1 декабря 1964 г. состоялась попытка повторного запуска КА ДС-2 с целью опробования пуском шахтной стартовой позиции. Вследствие разрушения головного обтекателя ракеты-носителя аппарат не был выведен на орбиту, но основная задача пуска — отработка стартовой позиции — выполнена полностью.
КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ ДС-А1
Назначение аппарата: — изучение уровня естественного фона в околоземном космическом пространстве; — исследование излучений, возникающих при ядерных взрывах на больших высотах, в широком диапазоне энергий и интенсивностей; — отработка методов и средств обнаружения высотных ядерных взрывов, получение данных для создания необходимой аппаратуры; — определение концентрации ионов и изучение распространения радиоволн в ионосфере. Постановщики эксперимента: Институт прикладной геофизики АН СССР, Институт физики Земли АН СССР, Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д. В. Скобельцына Московского государственного университета. Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн АН СССР. Основные характеристики:
Состав научной аппаратуры: — комплекс приборов ЛЗ для обнаружения и исследования фотонных пакетов в составе: широковолновой интенсиметр гамма-излучения ЛЗ-1, счетчик числа фотонных пакетов гейгеровского типа ЛЗ-3, интенсиметр рентгеновского излучения ЛЗ-3Р, счетчик числа фотонных пакетов по энергетическим уровням ЛЗ-4; — специальная аппаратура КС-21 для изучения состава и энергетического спектра ионизирующих излучений в радиационных поясах Земли в составе приборов НФ и ВНФ; — комплекс аппаратуры "Альбатрос" для исследования ионизирующих излучений в космическом пространстве в составе: радиометр РИГ-01, гамма-спектрометры РИГ-104 и РИГ-105, радиометр нейтронов РИГ-404, бетта-спектрометр РИГ-202; — счетчик нейтронов ИКД-62 для регистрации потоков нейтронов в широком диапазоне интенсивностей и энергий; — двухчастотный передатчик "Маяк-02" Е-177-2. Космический аппарат ДС-А1 разработан с максимальной унификацией узлов и деталей аппарата ДС-1. В качестве аппаратуры командной радиолинии использовалась аппаратура БКРЛ-ЭМ, которая, начиная с космического аппарата ДС-А1 №2, была заменена более совершенной модификацией БКРЛ-2Д. Космические аппараты №№ 5...7 были изготовлены на Пермском машиностроительном заводе им. Ленина по документации ОКБ-586. Произведены запуски четырех космических аппаратов с космодрома Капустин Яр ("Космос-11, -17, -53, -70"). Запуски еще трех аппаратов были неудачными из-за аварии ракеты-носителя. Космический аппарат ДС-А1 явился первым из серии спутников, на которых были поставлены и решены задачи обнаружения и определения мощности и района высотных ядерных взрывов. КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ ДС-МГ
Назначение аппарата: — проведение глобальной съемки магнитного поля Земли; — изучение магнитного поля Земли путем составления карты пространственного распределения магнитного поля; — уточнение гауссовских коэффициентов магнитного потенциала; — исследование векового хода магнитного поля Земли и его временных изменений в магнитоактивные периоды. Постановщик эксперимента; Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн АН СССР. Основные характеристики;
Состав научной аппаратуры; — протонный магнитометр ПМ-4 (два комплекта) в составе: датчик ПМ-4Д; электронный блок ПМ-4-Э; компенсатор магнитных помех ПМ-4-К. Датчики магнитометра расположены внутри сферы диаметром 170 мм. удаленной от корпуса, содержащего магнитные детали, с помощью раскрывающейся штанги длиной 2,5 м. Впервые примененный на космическом аппарате ДС-МГ выносной теплообменник системы терморегулирования образован двумя полусферическими поверхностями, образующими газовод с постоянным коэффициентом теплоотдачи. Бортовой радиотехнический комплекс укомплектован следующей серийной аппаратурой: — система радиоконтроля орбиты "Факел-МС"; — радиотелеметрическая система "Трал-МСД"; — аппаратура командной радиолинии БКРЛ-2Д. Произведен запуск двух космических аппаратов с космодрома Капустин Яр ("Космос- 26, -49”). Выполнена большая программа магнитной съемки, охватившей по густой сетке 75 % земной поверхности. Эти данные были использованы для получения международной аналитической модели магнитного поля Земли. Ценность исследований отмечена на сессии Комитета по космическим исследованиям при Международном совете научных союзов (КОСПАР) в 1964 г. в Италии. КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ ДС-МТ
Назначение аппарата: — решение научных задач по исследованию зимних метеорных потоков и влияния метеорных частиц на поверхность космических аппаратов; — обнаружение антивещества в метеорных потоках; — фотометрическое измерение участков звездного неба в ультрафиолетовой и видимой областях спектра. Постановщики эксперимента: Ленинградский физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе, Крымская астрофизическая обсерватория АН СССР, Институт геохимии и аналитической химии АН СССР. Основные характеристики:
Состав научной аппаратуры: — прибор для изучения процессов взаимодействия метеорных частиц с поверхностью спутника БАС; — многоканальный амплитудный анализатор БМА; — блок сцинтилляционных датчиков БСД; — комплект пьезоэлектрических датчиков СМ-Ц2 и ИЭМ-ПЗМ с усилителями ИС-1094 и ИС-1094А; — астрофотометр АФ-3; — двухчастотный передатчик "Маяк-02" Е-177-2. Космический аппарат ДС-МТ по конструкции и составу обеспечивающих систем аналогичен аппарату ДС-МГ. Дополнительно на передней части корпуса размещена выносная панель, на которой располагаются приборы регистрации соударений с метеорным веществом. Бортовой обеспечивающий комплекс в отличие от космического аппарата ДС-МГ укомплектован системой радиоконтроля орбиты "Рубин-1Д". Запуски космических аппаратов ДС-МТ проводились в определенные дни года с тем, чтобы аппараты могли находиться в зоне действия метеорных потоков, и в определенные часы суток для получения требуемой ориентации плоскости орбиты к радианту метеорного потока. Произведены два успешных запуска космических аппаратов с космодрома Капустин Яр ("Космос-31, -51"). Третий запуск оказался неудачным из-за аварии носителя. Исследованы три зимних метеорных потока (Геминиды, Урсиды, Квадрантиды), отмечен ряд случаев соударения космического аппарата с метеоритами. Сделан вывод о необходимости повторения эксперимента по изучению микрометеоритов с помощью более совер-шенной и точной аппаратуры.
КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ ДС-МО (ОПТИЧЕСКИЙ)
Назначение аппарата: — проведение исследований пространственно-временных вариаций радиационного баланса Земли и ее атмосферы в видимой, ближней ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра; — получение изображений облачного покрова Земли и подстилающей поверхности с целью объективной параметризации синоптических состояний атмосферы и типизации облачных систем; — определение температуры подстилающей поверхности Земли; — определение верхней границы облаков; — получение пространственно-временного распределения масс озона и водяного пара в атмосфере; — испытание работы аэрогироскопической системы ориентации. Постановщик эксперимента: Институт физики Земли АН СССР. Основные характеристики:
Состав научной аппаратуры: — телевизионная аппаратура "Топаз-25-М" для непосредственной передачи изображений на наземные пункты; — актинометрическая аппаратура "Актин-1" в составе: — телефотометры ТФ-3А, ТФ-3Б для измерения углового распределения по диску планеты энергетической яркости уходящей коротковолновой радиации в различных участках спектра, — спектроанализатор СА-2 для измерения длинноволновой радиации Земли в области окон прозрачности, — приборы РБ-21, РВ-2П для измерения потоков отраженной от Земли солнечной радиации и собственного излучения Земли и атмосферы. — манометр РИМ-901 для измерения потока нейтральных молекул с возможностью анализа молекул по весам (на космическом аппарате №2). Для выполнения программы научных исследований космический аппарат на орбите ориентирован на Землю и по вектору скорости. Основным узлом конструкции аппарата является герметичный корпус. Передняя и задняя полуоболочки представляют собой часть сферы, средняя часть — сварную цилиндрическую обечайку с усеченным конусом. Выполнение части корпуса в виде усеченного конуса позволило разместить необходимое количество химических источников питания при минимальной длине корпуса, увеличить радиационную поверхность системы терморегулирования и облегчить решение задачи по обеспечению статической устойчивости космического аппарата. На наружной поверхности корпуса предусмотрены специальные кронштейны и фланцы для крепления приборов и датчиков, герметичные штепсельные разъемы, иллюминатор телевизионной аппаратуры, антенно-фидерные устройства радиотехнических систем. Космический аппарат ДС-МО является оригинальной разработкой, единственной в мировой практике, на которой реализован принцип аэрогироскопической стабилизации. Система ориентации состоит из аэродинамического стабилизатора и гироскопических демпферов. Стабилизатор крепится с помощью штанг к наружной поверхности корпуса космического аппарата и выполняет по отношению к нему роль оперения стрелы, что приводит к появлению восстанавливающих моментов по тангажу и рысканию, стремящихся совместить продольную ось аппарата с вектором скорости набегающего потока. Точность системы ориентации по показаниям различных датчиков контроля ориентации, расположенных на космическом аппарате, оказалась не хуже 5° по всем трем осям. Разработка космического аппарата, стабилизирующегося с помощью аэродинамических сил, — задача большой технической сложности, так как верхние слои атмосферы очень разрежены, что влечет за собой высокие требования к точности выведения аппарата на орбиту. Бортовой обеспечивающий комплекс укомплектован следующей серийной аппаратурой: — система радиоконтроля орбиты "Краб-А3"; — радиотелеметрическая система "Трал-П2-41"; — аппаратура командной радиолинии БКРЛ-Б; — система электроснабжения (блок химических батарей); — система терморегулирования; — антенно-фидерные устройства; — программно-временные механизмы. Произведен запуск двух космических аппаратов с космодрома Капустин Яр ("Космос-149, -320"). Результаты эксперимента на космическом аппарате ДС-МО позволили успешно завершить комплексную программу изучения отраженной Землей солнечной радиации в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра, а также собственного излучения Земли в инфракрасном диапазоне и разработать методы определения некоторых параметров атмосферы, облаков и земной поверхности, которые можно рекомендовать для практического использования в метеорологии. Получен большой объем ценной научной информации. Отработана аэрогироскопическая система ориентации. Впервые в практике работ предприятия прием телеметрической информации и, в частности, телевизионного изображения Земли, передаваемого с КА аппаратурой "Топаз-25-М", осуществлялся непосредственно в ОКБ-586 в специально созданной лаборатории. КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ ДС-П1
Назначение аппарата; — проверка и отработка в натурных условиях методик и аппаратных средств решения задач юстировки, контроля точности и определения потенциала радиолокационных станций систем противокосмической, противовоздушной, противоракетной обороны; — проведение научного эксперимента по изучению характеристик космического пространства. Постановщики экспериментов: организации Министерства обороны и Министерства радиопромышленности СССР, Якутский филиал Сибирского отделения АН СССР. Основные характеристики:
Состав бортовой аппаратуры: — система радиоконтроля орбиты "Рубин-1"; — радиопередатчик метрового диапазона "Маяк"; — радиотелеметрическая система "Трал-П1"; — бортовое приемное устройство командной радиолинии БКРЛ-3; — научная аппаратура Якутского филиала Сибирского отделения АН СССР; — система электроснабжения; — система терморегулирования; — антенно-фидерные устройства; — программно-временные механизмы. Космический аппарат ДС-П1 имеет форму шара диаметром 1350 мм, под оболочкой которого размещены солнечная батарея и контейнер с приборами. Для обеспечения доступа света к солнечной батарее оболочка шара выполнена в виде сетки из тонкой (0,5 мм) стальной проволоки. Контейнер состоит из двух частей, соединенных между собой герметичным фланцевым соединением — полусферы радиусом 400 мм и усеченного конуса, ограниченного со стороны малого торца полусферическим днищем. Днище конической части является излучающей поверхностью контейнера. Аппаратура космического аппарата установлена на специальной крестовине, связанной болтовым соединением со шпангоутом сферической части кон-тейнера. Кабельная сеть и антенные фидеры вводятся в контейнер через специальный герметичный ввод, выполненный в виде фланца. Такая схема конструкции позволяет собирать, отрабатывать и проверять весь комплекс аппаратуры космического аппарата совместно с кабельной сетью и антенно-фидерным устройством отдельно от контейнера. Каркас солнечной батареи выполнен в виде додекаэдра, собранного из одиннадцати одинаковых плоских панелей, имеющих форму правильных пятиугольников со срезанными вершинами. Конструкция и форма панелей солнечной батареи обеспечивают размещение фотоэлементов с коэффициентом заполнения 0,85 и постоянное по величине получение электроэнергии на неориентированном космическом аппарате. Основные конструктивно-технологические особенности космического аппарата заключаются в применении оригинальной солнечной батареи в форме додекаэдра, калиброванного сферического отражателя, прозрачного для волн светового диапазона и непрозрачного для дециметровых и метровых радиоволн. Произведен запуск трех космических аппаратов с космодрома Капустин Яр ("Космос -6, -19, -25"). Аппараты полностью выполнили целевые задачи, превысив расчетный срок активного существования в четыре раза. Основные результаты эксперимента: показана перспективность данного тематического направления работ, создана и отработана в натурных условиях космическая платформа для решения широкого круга задач в интересах противоракетной, противокосмической, противовоздушной обороны страны. Это позволило приступить к разработке космических аппаратов ДС-П1-Ю, ДС-П1-И эксплуатационной космической системы. КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ ДС-К8
Назначение аппарата: — экспериментальная отработка методов и средств измерений параметров сигналов радиолокационных станций; — исследование метеорного вещества в окрестностях Земли. Постановщики целевой задачи: организации Министерства обороны и Министерства радиопромышленности СССР, Ленинградский физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе АН СССР. Основные характеристики:
Состав специальной аппаратуры: — аппаратура радиотехнических измерений: — аппаратура регистрации соударений метеорных частиц с поверхностью аппарата. Аппарат ДС-К8 разработан с максимальным заимствованием узлов конструкции и бортовой обеспечивающей аппаратуры аппарата ДС-1. Изготовлен и выведен на орбиту с полигона Капустин Яр один аппарат ДС-К8 ("Космос-8"). Проведены экспериментальные измерения сигналов радиолокационных станций, уточнены требования к бортовой специальной аппаратуре, зарегистрированы удары метеорных частиц. Подтверждена перспективность развития работ по основной задаче эксперимента.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
