С думой о Земле - Горьков Владислав Леонидович - Страница 15

На судах приходится рассредоточивать антенны по палубам и мачтам. Приемные антенны стараются разместить, как правило, на носу, а передающие — на корме. Однако основным для ККИП следует считать частотный и временной способы разнесения электромагнитных колебаний. Сущность первого заключается в выборе различных частот для приемных и передающих радиосредств, а второго — в регламентации порядка и времени их включения.

При проектировании корабельных радиотехнических средств, имеющих мощные передатчики, одновременно с электромагнитной совместимостью была проведена экранировка помещений, введена предупреждающая сигнализация.

Возможности корабельного пункта определяются прежде всего его оснащением. На судах водоизмещением от 17,5 до 45 тысяч тонн, таких, как «Космонавт Юрий Гагарин», «Космонавт Владимир Комаров», «Академик Сергей Королев», может быть размещен практически весь комплекс радиотехнических средств, характерных для стационарного командно-измерительного пункта. С их помощью можно передавать команды и программы для управления полетом, измерять параметры движения космического аппарата, принимать телеметрическую и научную информацию, вести радиотелефонные и радиотелеграфные переговоры с космонавтами, иначе говоря, полностью заменить наземный командно-измерительный пункт. Суда водоизмещением до 9 тысяч тонн даже при использовании усовершенствованных радиотехнических систем, более экономичных по габаритам и весу, пока не могут выполнить все функции стационарного командно-измерительного пункта. Поэтому они располагают меньшим составом оборудования и решают более узкий круг задач — прием из космоса телеметрической и научной информации, радиопереговоры с экипажами космических кораблей и орбитальных станций. К этой группе относятся так называемые малые научно-исследовательские суда АН СССР — «Космонавт Владислав Волков», «Космонавт Павел Беляев», «Космонавт Георгий Добровольский», «Космонавт Виктор Пацаев», «Кегостров» и другие.

Принцип работы при управлении полетом, траекторном и телеметрическом контроле, связи с космонавтами тот же, что и на стационарных измерительных пунктах. Поэтому здесь мы рассмотрим лишь вопросы специальные для судов «космического» флота.

Наиболее сложный и интересный из них — определение местоположения судов. Казалось бы, морская штурманская служба существует давно и особых проблем возникать здесь не должно. Однако задача местоопределения корабельного командно-измерительного пункта значительно сложнее задачи определения местоположения морского судна. И сложность ее заключается в разном подходе к точности определения координат.

Если штурманов морских судов интересует положение судна относительно окружающих наземных и морских ориентиров — портов, островов, проливов, отмелей, рифов и других местных ориентиров, то штурман корабельного командно-измерительного пункта должен вывести его в точку, координаты которой задаются в геоцентрической системе координат. А положение наземных ориентиров в геоцентрической системе координат не всегда известно достаточно точно, и может случиться так, что ошибки в их привязке измеряются сотнями метров.

Вот и получается, что в обычном навигационном смысле судно привязано абсолютно точно, а в геоцентрической системе координат, используемой в теории полета космических аппаратов, — недопустимо грубо. Зачем же тогда пользоваться этой системой координат и почему предъявляются повышенные требования к точности местоопределения судов «космического» флота?

Дело в том, что все наземные службы, обеспечивающие космический полет, должны понимать друг друга «с полуслова». Поэтому при наличии множества «собственных» самых различных систем координат все они имеют и общую по содержанию и названию — геоцентрическую экваториальную вращающуюся. Ее начало совпадает с центром Земли, одна из осей — с осью вращения нашей планеты, а две другие лежат в плоскости земного экватора.

Высокая точность привязки корабельных командно-измерительных пунктов требуется потому, что ошибки определения местоположения судна влияют на точность баллистических расчетов и прежде всего на прогноз движения космических аппаратов, то есть на качество работы, для которой они призваны. Конечно, достигнуть в океане той точности привязки, что и на суше, задача пока недостижимая. И все-таки она должна быть во много раз точнее, чем это позволяют традиционные навигационные методы судовождения.

При телеметрических измерениях и передаче команд требуется меньшая точность привязки, чем при траекторных измерениях. Однако и здесь ошибки местоопределения ведут к неточности расчета целеуказаний и программ управления корабельными остронаправленными антеннами и, как следствие этого, к неполноценным сеансам связи.

В последние годы для определения местоположения судов все более широкое применение находят спутники. Возможность применения космических аппаратов для целей навигации стала понятна еще в 50-х годах. Специалисты, анализируя сигналы, отметили, что из них можно извлечь достаточно полные сведения о параметрах орбит спутника. Одновременно было установлено, что возможно решение и обратной задачи: на основе точных сведений о параметрах орбиты определить координаты местоположения станции слежения. Эти результаты послужили причиной сначала исследований и экспериментов, а затем создания спутниковых навигационных систем.

Высота орбиты навигационных спутников выбирается из компромиссных условий, удовлетворяющих точности определения местоположения, оперативности получения информации и масштабности обслуживания. Так, чем выше спутник, тем большее число пользователей может быть обслужено, да и погрешности в определении орбиты, вносимые Землей и ее атмосферой, уменьшаются.

Однако увеличение высоты требует большого количества спутников для сохранения оперативности. Ведь на меньших высотах угловая скорость спутника больше, и измерения могут быть проведены последовательно по одному витку во время пролета спутника над наблюдателем. С увеличением высоты измерения приходится проводить по нескольким спутникам одновременно. Что лучше?

Это зависит от целей навигации. Например, для морских судов точность определения местоположения вполне обеспечивается тысячекилометровой высотой орбиты спутника, для навигации самолетов требуется более высокая орбита.

Сейчас любая из навигационных систем включает несколько космических аппаратов, ряд наземных пунктов КИК и потребителей информации. Итак, параметры орбиты заложены на борт навигационного спутника, и он с постоянной периодичностью передает их в эфир в виде радиосигналов вместе с сигналами точного времени на частотах метрового и дециметрового диапазонов. Положение корабельного командно-измерительного пункта можно определить, измеряя дальности до спутника и углы, характеризующие направление линии визирования. Однако наибольшее распространение пока получил способ, основанный на измерении радиальной скорости спутника относительно судна в нескольких точках.

Для этого на корабельном командно-измерительном пункте, помимо радиоприемной аппаратуры, имеется специализированная вычислительная машина для расчета координат судна. Время определения координат не превышает 3 минут, а погрешность определения места 80–100 метров. Кроме того, измеряя смещение спутниковых сигналов, корабельный командно-измерительный пункт может определить и скорость своего движения.

Дальнейшее повышение точности достигается установкой прецизионных часов. Измеряя дальность до спутников, ККИП, определяет свое местоположение в точке пересечения трех сфер, центром каждой из которых является космический аппарат. Но можно пойти и по другому пути. Например, принимать сигналы не от одного, а от нескольких спутников одновременно. На таком принципе построена американская навигационная система «Навстар», обеспечивающая одновременное нахождение в зоне видимости пользователя не менее шести космических аппаратов.