УСТРОЙСТВО ПЕРЕДАЧИ ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ С БОРТА СПУСКАЕМОГО КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
DEVICE FOR TRANSMITTING TELEMETRIC INFORMATION FROM ON-BOARD DESCENT MODULE

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для передачи телеметрической информации с борта спускаемого космического корабля в плотных слоях атмосферы в условиях образовавшейся плазмы.
Общей проблемой современной пилотируемой космонавтики является создание канала связи (радиоканала) спускаемого космического аппарата по баллистической траектории, а также по любой другой, особенно в нештатной ситуации с пунктом управления ЦУПом (центральный пункт управления). Трудность в том, что вокруг спускаемого аппарата в силу большой скорости спуска (до 4 км/с) образуется плазма, которая приводит к ионизации воздуха и возникает эффект "металлического каркаса", при этом электромагнитные лучи РЛС, отражаясь от него, приобретают турбулентность, т.е. вихревое состояние, поэтому нелегко, а практически невозможно определить точные координаты спускаемого аппарата. Аналогичная картина происходит и с радиоканалом связи между аппаратом и ЦУПом и наоборот. Поэтому спускаемый аппарат летит в режиме радиомолчания до момента гашения скорости, т.е. практически до открытия тормозных парашютов. Но информация о текущих технических параметрах спуска как внутри кабины, так и о физических параметрах членов экипажа крайне важна (самочувствии).
Технической задачей изобретения является построение устройства передачи текущей телеинформации важнейших параметров с борта спускаемого аппарата в ЦУП или в поисково-спасательные службы.
До настоящего времени эта задача не решена.
Технический результат достигается за счет выброса телезондов с передатчиками связи за пределы плазменной оболочки аппарата, на которых записана текущая информация.
Для решения поставленной задачи предлагается:
Устройство передачи телеинформации со спускаемого космического аппарата-капсулы содержит камеру телезонда, телезонд, крышку камеры, два вышибных заряда, при этом корпус камеры наглухо прикреплен к внутренней поверхности корпуса капсулы и закрыт крышкой камеры, снаружи корпус камеры имеет теплозащитную оболочку; внутри камеры расположены телезонд и вышибные заряды, причем первый вышибной заряд находится под телезондом, а второй - под крышкой камеры; число телезондов в капсуле определяется временными промежутками, через которые требуется передавать телеинформацию; камеры запусков телезондов располагается с тыльной стороны спускаемого космического аппарата и зонды выстреливаются в сторону, противоположную направлению спуска, или выстреливаются в боковые стороны спуска, при этом крышка камеры отстреливается чуть в сторону, освобождая дорогу телезонду.
На фиг. 1 представлено устройство, на котором изображено:
1 - корпус камеры, в которой находится телезонд,
2 - собственно телезонд,
3 - первый вышибной заряд,
4 - крышка,
5 - корпус капсулы,
6 - разъемы,
7 - теплозащитная оболочка,
8 - второй вышибной заряд,
- информационные входы-входы технической информации (давление, температура, влажность и пр. внутри спускаемого аппарата, ускорение, угловые скорости, перегрузка и пр., также важные электрические параметры),
- информационные входы физиологических параметров каждого космонавта (пульс, температура, артериальное давление и пр.).
Источник питания телезонда и детонаторы вышибных зарядов условно не показаны.
Устройство имеет следующие соединения: корпус камеры 1 наглухо прикреплен к корпусу капсулы 5 и закрыт крышкой 4, снаружи корпус камеры 1 покрыт теплозащитной оболочкой 7, внутри корпуса камеры расположены телезонд 2 и два вышибных заряда: первый вышибной заряд 3 находится под телезондом 2, второй - под крышкой 4, корпус 1, телезонд 2 и вышибные заряды 3 и 8 соединены разъемами 6 (всего 4 шт.) с микропроцессором капсулы, на который подается вся информация о физическом состоянии членов экипажа и основных параметрах систем спускаемой капсулы.
Всего телезондов может быть от 5 до 12, в зависимости от того, через какие промежутки времени ЦУПу требуется телеинформация.
Выстрел телезондов происходит следующим образом.
С тыльной части спускаемой космической капсулы по направлению спуска размещены герметические камеры в количестве N штук по числу временных отрезков, через которые передается телеинформация. По началу спуска капсулы включается питание телезондов и его МК обрабатывает техническую и физиологическую информацию и непрерывно перезаписывает ее в ОЗУ телезондов 2. По сигналам центрального компьютера аппарата (по заранее записанной программе) поочередно, начиная с первой камеры, включается вышибной заряд и отстреливается крышка 4, затем через несколько миллисекунд и выстреливается телеозонд. Телеозонд выходит из плазменного следа аппарата и передает телеметрическую информацию; через определенный промежуток времени отстреливается следующий телезонд и т.д. Так как в настоящее время аппараты спускаются по баллистической траектории с высоты порядка 100-200 км, а плазма при спуске начинает образовываться с высоты ≅ 80 км, при этом скорость спуска при входе в плазму ≅ 4 км/с, а в момент раскрытия парашютной системы она падает до 200 км/ч (56 м/с), время спуска составляет ≅ 120 с. Отсюда оптимальное число телезондов можно назначить равным Y, т.е. передаваемая телеинформация происходит каждые 30 с, что вполне достаточно для оценки обстановки в аппарате.
Теплоизоляционная оболочка камеры служит для того, чтобы после отстрела телезонда плазма (ионизированный воздух) не проникла через камеру внутрь спускаемой капсулы, т.к. крышка камеры отстрелена.
3
Объем телезонда определяется исходя из размера его электронной части и батареи питания, при современном уровне микроэлектроники ≅ 1дм, а масса 1 кг.
При отстреле и спуске каждого телезонда выпускается его антенна и непрерывно передает телеинформацию с указанием времени ее получения (записи ее в телезонд).
Т.О. видим, что связь во время спуска космического аппарата-капсулы с ЦУПом односторонняя, но этого в большинстве случаев достаточно, т.к. за время спуска, если ЦУПу, что-то нужно передать экипажу, то, во-первых, ничего нельзя сделать, т.к. спуск неуправляем, а, во-вторых, время спуска определяется единицами минут, поэтому ничего экстраординарного ожидать нельзя.
Но предлагаемая односторонняя связь капсулы с ЦУПом очень важна с медицинской точки зрения. Как показала практика, у спускаемых космонавтов очень разная реакция на спуск, так, у итальянского космонавта в составе российского экипажа проявился ярковыраженный рвотный рефлекс, у других - нервная реакция типа агрессивность и несколько других нештатных ситуаций, о которых ЦУПу и поисково-спасательной команде при встрече необходимо знать заранее, чтобы при приземлении капсулы принять необходимые меры.