Устройство передачи телеметрической информации с борта спускаемого космического аппарата

Авторы патента:

B64G3/00 - Средства наблюдения или слежения за полетом космических кораблей (устройства с использованием радиоволн и волн других видов для навигации или слежения G01S)

B64G1/66 - размещение и модификация устройств и приборов или инструментов, не отнесенных к другим рубрикам (инструменты как таковые, см. соответствующие классы, например антенны, используемые на спутниках H01Q 1/28)

B64G1/00 - Космические летательные аппараты

Владельцы патента RU 2583027:

Общество с ограниченной ответственностью "НПП-"ОРТИКС"" (RU)

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для передачи телеметрической информации со спускаемого космического аппарата (СКА). Устройство передачи телеинформации со СКА содержит камеру телезонда с теплозащитной оболочкой, телезонд, крышку камеры, два вышибных заряда. Число телезондов в капсуле определяется временными промежутками, через которые требуется передавать телеинформацию. Изобретение позволяет передавать текущую телеинформацию важнейших параметров с борта СКА в ЦУП или в поисково-спасательные службы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

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.

Объем телезонда определяется исходя из размера его электронной части и батареи питания, при современном уровне микроэлектроники ≅ 1дм³, 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.

1. 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.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что число телезондов в капсуле определяется временными промежутками, через которые требуется передавать телеинформацию; камеры запусков телезондов располагаются 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.

Изобретение относится к космонавтике и может быть использовано в навигации космического аппарата (КА). Принимают измерительные сигналы с КА и квазара, обеспечивают минимальный сдвиг по времени между измерениями с КА и квазара, выбирают проекцию углового положения квазара, максимально приближенную к положению КА, и с совпадением трасс прохождения сигналов от КА и квазара к измерительной станции, определяют двухчастотным методом смещение частот сигналов, определяют погрешность в измерениях скорости КА, определяют интегральную ионизацию трассы квазар-измерительная станция, вычисляют временную задержку прохождения сигнала, равную погрешности измерения дальности, передают полученные данные в баллистический центр совместно с результатами траекторных измерений КА для расчета траектории КА.

Бортовая система навигации искусственного спутника земли // 2575302

Изобретение относится к бортовым системам навигации (БСН) искусственных спутников Земли (ИСЗ) на низких (с высотой до 500-600 км) орбитах. БСН содержит устройство управления системой и соединенные с ним устройство преобразования навигационных сигналов в навигационные параметры, блок преобразования навигационных параметров в параметры движения центра масс (ЦМ) ИСЗ и блок прогнозирования параметров движения ЦМ.

Способ мониторинга астероидно-кометной опасности // 2573509

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для защиты Земли и космических аппаратов (КА) от астероидно-кометной опасности (АКО). Выводят на орбиту КА со средствами аппаратуры наблюдения (АН) на базе телескопов, первичной обработки изображений и непрерывной прямой двусторонней радиосвязи, устанавливают АН на Луне, синхронизируют КА-телескопы по шкале единого времени, размещают главную оптическую ось АН каждого КА в точках Лагранжа, поочередно сканируют и получают изображения участков небесной сферы, определяют координаты и блеск наблюдаемых небесных объектов (НО), принимают и обрабатывают на наземном пункте управления изображения с зафиксированными новыми НО, с помощью информационно-аналитического центра мониторинга АКО собирают, обрабатывают, анализируют, систематизируют, каталогизируют и хранят информацию об объектах АКО, строят динамику перемещений НО во времени и пространстве, вычисляют орбиты НО, регулярно обновляют и передают потребителям информацию об уточненных параметрах НО, оценивают степень угрозы математическим методом, основанным на критерии минимума среднего риска и зависящим от стоимости ложной тревоги, вероятности отсутствия столкновения, условной вероятности ложной тревоги, весового множителя, стоимости ущерба при столкновении, вероятности столкновения, условной вероятности пропуска столкновения, плотности вероятности положения КА или Земли в пространстве, отношения правдоподобия, плотности вероятности положения опасных космических объектов в пространстве, принимают решения о дальнейших действиях.

Устройство определения параметров движения астероида // 2568628

Изобретение относится к радиолокационным системам (РЛС) в составе комплексов активной защиты Земли от приближающихся к ней объектов естественного и искусственного происхождения.

Способ разрешения конфликтных ситуаций при управлении полетами космических аппаратов // 2566171

Изобретение относится к космической отрасли, а именно к способам обеспечения управления КА научного и социально-экономического назначения (НСЭН), и может использоваться при организации проведения сеансов связи (СС) с КА с целью принятия необходимых мер по разрешению конфликтных (КС) и парированию нештатных ситуаций (НШС) при эксплуатации технических средств наземного комплекса управления (НКУ), а именно командно-измерительных систем (КИС).

Способ определения временной привязки телеметрических измерений с космического аппарата // 2561874

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для определения временной привязки телеметрических измерений с космического аппарата (КА). Способ определения временной привязки телеметрических измерений с КА включает генерацию на борту временных меток и передачу их с измеряемыми параметрами бортовых систем в сформированном телеметрическом кадре на наземный приемный пункт.

Способ одновременного определения шести параметров движения ка при проведении траекторных измерений одной станцией слежения и система для его реализации // 2555247

Группа изобретений относится к области траекторных измерений с использованием станции слежения (СС) за полетом космического аппарата (КА). При обмене информацией с КА по радиоканалу СС производит измерение дальности до КА и скорости ее изменения.

Система контроля скорости космических аппаратов при сближении // 2547286

Изобретение относится к области оптических средств измерения параметров относительного сближения космических аппаратов (КА), а именно к оптико-электронным системам контроля скорости.

Способ определения вектора состояния пассивного космического объекта // 2542836

Изобретение относится к способам наблюдения за космическими объектами (КО) с помощью оптико-электронных средств и м.б. использовано для определения орбиты пассивного КО (ПКО) на геостационарной орбите автономно с борта активного КО (АКО).

Способ обнаружения космических обломков // 2536349

Изобретение относится к способу обнаружения космических обломков. Технический результат - обнаружение космических обломков на геоцентрической орбите.

Способ управления ориентацией космического аппарата при проведении экспериментов с научной аппаратурой по изучению конвекции // 2581281

Изобретение относится к управлению ориентацией космического аппарата (КА). Способ включает закрутку КА, измерение расстояния от научной аппаратуры КА по изучению конвекции до оси закрутки, измерение и фиксацию температуры в этой аппаратуре, а также угловой скорости КА.

Базовый радиоэлектронный блок космического модуля // 2572559

Изобретение относится к космической области, а именно к радиоэлектронным устройствам космического модуля. Технический результат - расширение функциональных возможностей радиоэлектронного блока за счет крепления устройств жизнеобеспечения и полезной нагрузки космического модуля непосредственно на его корпусе, что уменьшает объем и массу модуля.

Способ защиты земли от опасных космических объектов в солнечной системе // 2551591

Изобретение относится к методам снижения угрозы для Земли от опасных космических объектов (ОКО): астероидов, комет и т.п. Способ включает посылку к ОКО космического аппарата с оборудованием для разрушения ОКО и посадку на ОКО.

Надувная ложная цель // 2546026

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для маскировки космических объектов путем формирования ложных целей. Надувная ложная цель содержит надувную трансформируемую оболочку с остаточным газом, газогенератором с электрозапалом, источником тока с выключателем, гибкие упругие связи.

Устройство пассивной защиты аппаратуры от вибрационных микроускорений на космическом аппарате // 2544286

В виброзащитной платформе крепление и расфиксация подвижной части (2) с основанием (1) осуществляется автоматически с помощью системы, содержащей фиксаторы с реверсивными электромоторами-редукторами (6) и концевыми выключателями (15), срабатывающими в крайних положениях подвижной части виброзащитной платформы и отключающими электромоторы-редукторы.

Узел закрепления оборудования к силовой сетчатой конструкции из полимерных композиционных материалов // 2535780

Изобретение относится к космической отрасли и касается узлов и элементов крепления оборудования космического аппарата (КА) на его силовой конструкции из полимерных композиционных материалов (ПКМ).

Способ ориентирования перемещаемого в пилотируемом аппарате прибора и система для его осуществления // 2531781

Группа изобретений относится к методам и средствам прицеливания (наведения) бортовых приборов, преимущественно аэрокосмического пилотируемого аппарата (ПА). Предлагаемый способ включает определение положения и ориентации свободно перемещаемого прибора внутри ПА.

Шариковый замок // 2529250

Изобретение относится к области машиностроения. Шариковый замок содержит рабочую поверхность, выполненную в виде конической поверхности.

Страховочное устройство для условий невесомости // 2528504

Изобретение относится к космической технике, а именно к средствам обеспечения деятельности и безопасности космонавтов в процессе работы в открытом космосе. Страховочное устройство для условий невесомости содержит страховочный фал (СФ), гильзы с резьбой на наружной поверхности, пальцы, пружина растяжения (ПР), накидные гайки, чехол из мягкого материала, обоймы.

Устройство фиксации предметов в невесомости // 2528497

Изобретение относится к космической технике, а именно к средствам обеспечения деятельности космонавтов в условиях невесомости. Устройство фиксации предметов в невесомости содержит фиксатор в виде проволоки (из материала, обладающим свойством остаточной пластической деформации) в неметаллической оболочке, рычаг (с возможностью вращения и поступательного движения относительно фиксатора) с щелевым отверстием шириной, соизмеримой с диаметром фиксатора.

Способ пуска космической ракеты // 2582514

Изобретение относится к области ракетной техники и касается вопросов обеспечения безопасности пуска ракеты. Способ пуска космической ракеты заключается в превентивном выведении на режим предельного или частичного форсирования всех двигателей до отрыва ракеты от стартового стола или в начале движения с уровнем тяги, превышающим номинальный уровень на величину, достаточную для исключения возможности зависания или обратного движения ракеты в случае отказа, по крайней мере, одного неисправного двигателя.