Страница 32 из 47
Для управления космическими объектами судно оборудовано уникальной системой приема и передачи радиосигналов. Основу ее составляют остронаправленные приемные и передающие антенны, мощные радиопередатчики и высокочувствительные радиоприемники со входными параметрическими усилителями, охлаждаемыми жидким азотом.
Характерной архитектурной деталью внешнего облика судна являются четыре главные параболические антенны, установленные на мощных барбетах.
Если считать от носа, то вторая, третья и четвертая главные антенны входят в состав космической командно-измерительной системы. Через них ведется передача и прием радиосигналов в различных диапазонах радиоволн. Третья и четвертая антенны имеют диаметр зеркал 25 м, а вторая – 12 м. Носовая первая 12-метровая антенна предназначена для связи через спутники-ретрансляторы «Молния» с Центром управления космическими полетами.
Система управления антеннами обеспечивает автоматическое сопровождение космических объектов по приходящим радиосигналам и наведение по заранее рассчитанной программе. Система так надежно спроектирована, что может работать при штормовом ветре до 9 баллов и сильном волнении моря.
Все параболические антенны снабжены трехосной системой стабилизации, компенсирующей качку корабля. Эта система учитывает даже прогиб корпуса судна да волнение. Углы изгиба корпуса в диаметральной плоскости ватерлинии (с точностью до 40 угловых секунд) поступают в систему стабилизации от специальных датчиков. Вот какая необходима точность, чтобы обеспечить надежную связь с космическими объектами.
Обычно измерение деформации судового корпуса производит луч света или даже луч лазера. Для этого в подпалубном пространстве прокладывают трубу – световой канал. Если изгиба корпуса нет, то луч в конце светового канала попадает в центр мишени из светочувствительных элементов. При изгибе корпуса на волнении луч смещается от центра мишени, и за счет этого сигнал, пропорциональный смещению луча, поступает в систему стабилизации и управления антеннами.
Система крепления, управления и стабилизации антенн, установленная на судне, уникальна. Ведь масса 25-метровой антенны составляет 240 т, а 12-метровой – 180 т. Да и площадь антенн велика. Четыре главных параболических зеркала антенн имеют общую площадь 1220 м 2, так что при развороте их на борт (что является характерным положением при начале сеанса связи с космосом) они обладают значительной парусностью и воспринимают большие ветровые нагрузки.
Само наличие на палубе и надстройках таких крупных антенных устройств, которых не имеет ни одно НИС в мире, поставило перед конструкторами сложную задачу по обеспечению остойчивости судна. Ведь масса четырех главных космических антенн вместе с фундаментами составляет 1000 т, и размещены они на уровнях, высота которых от ватерлинии равна высоте 5– и 8– этажного дома. А центры тяжести больших зеркал антенн находятся на высоте от ватерлинии, соответствующей высоте 12-этажного дома. Но конструкторы отлично справились со своей задачей: остойчивость НИС «Космонавт Юрий Гагарин» позволяет ему плавать при самом бурном состоянии моря.
С помощью автоматизированного комплекса системы местоопределения удается надежно привязать к географическим координатам точки в Мировом океане, в которых проводятся сеансы связи с космическими объектами. Данные астрономических наблюдений в виде радиооптических сигналов автоматически вводятся в ЭВМ. Туда же поступают преобразованные сигналы от навигационных спутников. Гироскопические приборы с точностью до нескольких угловых минут передают в ЭВМ сведения о курсе судна, бортовой и килевой качке и рыскании. Скорость судна относительно воды и морского дна замеряется индукционными и гидроакустическими лагами. Специальные приборы измеряют скорость перемещения судна при качке на волнении, что необходимо для учета поправок при траекторных измерениях скорости космических аппаратов. ЭВМ, обрабатывая все поступившие данные, вырабатывает и выдает текущие координаты места судна. Только при учете всех перечисленных величин возможно достичь точности определения места судна в океане, необходимой для обеспечения устойчивой связи с ИСЗ и межпланетными станциями.
В последующие годы строительство новых судов космической службы продолжалось. В 1977–1979 гг. вошла в состав флота космической службы серия малых судов: «Космонавт Владислав Волков», «Космонавт Георгин Добровольский», «Космонавт Виктор Пацаев», «Космонавт Павел Беляев». Как видим, эти суда названы в память погибших космонавтов.
Вообще-то эти суда водоизмещением 8950 т совсем не малые. А названы они так потому, что перед ними поставлены более ограниченные задачи, чем перед судами, о которых рассказано ранее. Ясно одно: значение всех судов космической службы в обеспечении советской космической программы исключительно велико.
Вполне понятно, что управлять работой ИСЗ совсем не просто, для этого необходимы солидные технические средства не только на материке, но и в океане. Но с получением на Земле спутниковой океанологической информации трудности с ее использованием только начинаются. Очень сложно эту информацию правильно расшифровать, нелегко научиться однозначно ее прочитывать.
В связи с этим дважды Герой Советского Союза космонавт Георгий Михайлович Гречко привел любопытный пример: «Когда снимок акватории у Фолклендских (Мальвинских) островов (сделанный им с борта станции «Салют-6» в 1978 г.) впервые обсуждался в одном из институтов, то произошел следующий разговор между специалистами. Один из них, указывая на светло-зеленое пятно, заявил, что это, безусловно, планктон и там могут находиться косяки рыб.
Другой сказал, что на фото изображена область распространения синезеленых водорослей, которые рыба не ест, а потому никакого скопления жаброхвостых там быть не может.
Третий выразил уверенность, что это область особого рода волнения воды, которая с космической высоты воспринимается как зеленая, а на самом деле ничем не отличается от соседних. Три разных мнения, и такие противоречивые. Только реальные сведения, добытые непосредственно на местности, помогли бы разрешить этот спор или сделать его вообще ненужным. Вывод: без взаимодействия с надводными и подводными исследованиями эффективность космических экспериментов в области океанологии едва ли может быть высокой».
Поэтому так важна работа на контрольно-калибровочных полигонах, где отрабатывается методика дистанционного зондирования и идентификации физических образований в океане и их параметров. На таких полигонах одновременно производится замер океанологических параметров со спутников, самолетов, НИС. Затем полученные данные сравниваются, изучаются и расшифровываются космические снимки, сделанные с ИСЗ, определяются погрешности спутниковой аппаратуры и точность замеров океанологических параметров.
Примером таких полигонных исследований является проведенный в нашей стране осенью 1983 г. эксперимент «Интеркосмос – Черное море». В ходе эксперимента наблюдения за водной поверхностью велись одновременно с автоматического ИСЗ «Метеор», с орбитальной станции «Салют-7», с борта самолета-лаборатории Ан-30, НИС «Профессор Колесников» и «Комета-637», со стационарной океанологической платформы.
В августе 1984 г. подобный эксперимент был повторен, причем отрабатывались именно методические задачи по дистанционному определению характеристик водной поверхности. Съемки отдельных участков акватории вновь велись одновременно со станции «Салют-7», специализированного геофизического спутника «Космос-1500», самолетов-лабораторий, с борта НИС «Михаил Ломоносов» и «Профессор Колесников». Это был международный эксперимент, в подготовке и проведении которого наряду с учеными СССР приняли участие специалисты Болгарии, ГДР, Польши.
Впервые в отечественной практике подобные крупномасштабные и долговременные эксперименты были проведены с участием ИСЗ «Космос-1500», «Космос-1602», «Интеркосмос-20», «Интеркосмос-21», орбитальной станции «Салют-7» и целой группы НИС. Целью эксперимента было создание научно-технических основ глобальной системы наблюдения и контроля за состоянием океана в интересах службы погоды, а также в интересах промыслового и торгового флота СССР.