CC BY
10Решетневские чтения
УДК 621.396.083
А. В. Капелько, А. Г. Логвинов, Д. А. Зедин, Д. А. Мочалов, Ю. Г. Выгонский
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск
ПРОВЕДЕНИЕ ОРБИТАЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ С ФИКСИРОВАННЫМИ МНОГОЛУЧЕВЫМИ ЗОНАМИ ОБСЛУЖИВАНИЯ
Представлены основные отличия проведения орбитальных испытаний космических аппаратов с широкими/глобальными и фиксированными многолучевыми зонами обслуживания. Приведен предварительный анализ по различным направлениям, подтверждающий характеристики многолучевых спутниковых систем на орбите.
Критерием успешности производства и выведения на орбиту любого космического аппарата (КА) является выполнение им своей целевой функции в течение определенного требованиями заказчика срока активного существования (САС). Как правило, возможность выполнения своих целевых функций КА в течение САС подтверждается посредством анализов, наземных испытаний/отработки и на основании предыдущего опыта по преемственным программам, схожим по условиям эксплуатации. Последним же, определяющим, этапом (перед сдачей КА заказчику) являются успешно проведенные орбитальные испытания КА, наиболее длительную и сложную часть которых занимают орбитальные испытания полезной нагрузки (ПН) КА, т. е. подтверждение основных заводских ВЧ характеристик ПН.
До начала проведения орбитальных испытаний ПН должны быть проведены следующие работы:
- проверяется функционирование платформы КА;
- КА устанавливается в точку стояния, в которой будут проводиться орбитальные испытания (точка может быть как штатная, так и временная);
- подготавливаются земные станции к орбитальным испытаниям ПН.
Для проведения орбитальных испытаний, подтверждающих характеристики ПН, используются соответствующие земные станции (ЗС), оборудованные как специализированными техническими (приемники, передатчики, антенные системы, измерительные средства и т. п.), так и программными средствами (базы данных для систематизации и автоматизации проведения измерений, средства сравнения полученных характеристик с требуемыми, ПО для управления ЗС и т. п.).
Специфика проведения орбитальных испытаний КА с фиксированными многолучевыми зонами облу-живания заключается в том, что для измерения характеристик каждого из лучей по классической схеме необходимо установить в каждом луче ЗО по полноценной ЗС. Учитывая то, что последнее время прослеживается тенденция по увеличению числа лучей (десять и более) фиксированных многолучевых ЗО КА (что дает значительной эффект в части экономии частотного ресурса за счет переиспользования полосы частот), а также очень высокую стоимость оборудования и ПО ЗС, можно сделать вывод о том, что классическая схема для проведения орбитальных испытаний ПН КА с фиксированными многолучевыми ЗО применяется слабо ввиду чрезвычайной дороговизны,
сложности и длительности реализации (из-за необходимости создания большого количества ЗС, которые при дальнейшей эксплуатации не нужны).
Для примера рассмотрим КА с многолучевой системой обслуживания, где один из лучей является шлюзовым, т. е. в нем будет располагаться шлюзовая ЗС. Для практической реализации предложены следующие подходы проведения орбитальных испытаний ПН КА:
1. Доработка бортового оборудования (как входной, так и выходной секции) с целью возможности коммутации сигналов штатно транслируемых в многолучевую зону обслуживания на антенну с широкой/глобальной диаграммой направленности, и наоборот. Тогда появляется возможность загружать спутниковый транспондер через любой луч (посредством наведения испытываемого луча на ЗС) и исследовать характеристики ПН по сигналу, принимаемому из антенны с широконаправленной диаграммой направленности (ДН).
Данный метод имеет следующие недостатки:
- введение любого дополнительного оборудования в конфигурацию ПН увеличивает ее вес относительно номинальной. Данный фактор весьма критичен, учитывая стоимость выводимой на орбиту массы.
- в и тем более Кя- диапазонах при работе через широконаправленную антенну сложно обеспечить необходимые энергетические требования для проведения достоверных измерений;
- дополнительные сложности, связанные с пересчетом данных, полученных при анализе сигнала, принятого широконаправленной антенной (для сравнения с требуемыми по техническому заданию);
- учитывая, что посредством современных КА, как правило, ведется ретрансляция сигналов нескольких диапазонов (Ь-, Кя-), при проведении орбитальных испытаний указанным методом необходимо в течение длительного времени изменять ориентацию КА, что приведет к невозможности целевого использования транспондеров других диапазонов;
- трудности измерения ДН всех лучей ввиду ограниченных возможностей по «раскачиванию» КА.
2. Использование мобильных ЗС (количество может варьироваться по результатам анализа).
Данный метод имеет следующие достоинства:
- меньшие требования к энергетическим характеристикам ЗС в сравнении с методом по модификации бортового оборудования (так как нет необходи-
Испытания и эксплуатация ракетно-космической техники
мости работать через широконаправленную антенну с низким коэффициентом усиления);
- при использовании нескольких мобильных ЗС можно ускорить проведение испытаний;
- при дополнительной проработке мобильных ЗС появляется возможность сканирования ДН без раскачивания КА.
Данный метод имеет следующие недостатки:
- метод более дорогой по сравнению с методом, предложенным в п. 1., особенно при использовании нескольких мобильных ЗС;
- появляются дополнительные сложности, связанные с синхронизацией работы всей системы ЗС.
3. Измерение характеристик ПН лишь в шлюзовом луче.
Очевидным достоинством данного метода является дешевизна, недостаток же заключается в малом объеме испытаний, подтверждающих характеристики ПН. Вывод о том, что ПН выполняет свою целевую функцию в полной мере приходится делать на основании результатов орбитальных испытаний малой части оборудования и результатов заводских испытаний ПН.
Предварительный анализ показывает практическую пригодность всех приведенных сценариев проведения орбитальных испытаний ПН КА с фиксированной многолучевой зоной обслуживания, окончательное решение должно приниматься исходя из результатов комплексного анализа экономических, технических и временных факторов.
A. V. Kapelko, A. G. Logvinov, D. A. Zedin, D. A. Mochalov, Yu. G. Vygonskiy JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk
IMPLEMENTATION OF ORBITAL TESTS OF SPACECRAFTS WITH FIXED MULTIBEAM ZONES OF SERVICE
The basic differences of implementation of orbital tests of spacecrafts with the wide/global and fixed multibeam zones of service are presented. The preliminary analysis of various directions of realization of characteristics confirmation of multibeam satellite systems in the orbit is shown.
© Капелько А. В., Логвинов А. Г., Зедин Д. А., Мочалов Д. А., Выгонский Ю. Г., 2010
УДК 629.78.018:629.78.06-533.6
Р. А. Каширов, Г. И. Овечкин, А. В. Леканов, В. В. Двирный, В. В. Ильиных
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск
РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ СТЕНДА УСКОРЕННЫХ РЕСУРСНЫХ ИСПЫТАНИЙ ТЕПЛОВЫХ ТРУБ
Приведен метод контроля качества тепловых труб, применяемых на спутниках связи, производимых ОАО «ИСС». Метод основан на проведении испытаний по термостарению. Данный метод применяется в процессе изготовления тепловых труб и подтверждает стабильность их технических параметров и соответствие заданным требованиям.
Тепловая труба (ТТ) представляет собой замкнутый герметичный корпус, заправленный аммиаком или другой легкокипящей жидкостью (спирт, фреон).
Стабильность эксплуатационных характеристик ТТ зависит от состояния чистоты внутренней поверхности тепловой трубы и рабочего тела. На характеристики ТТ (теплопроводность) влияют химические реакции при взаимодействии аммиака с внутренней поверхностью ТТ. Такие химические реакции являются следствием коррозии и появления неконденсирующейся смеси аммиака и водорода. Это приводит к ухудшению теплопроводящей способности ТТ, выражающейся в увеличении разности температур аммиака между испарителем и конденсатором.
Химические реакции активно протекают в начальный период эксплуатации ТТ, в последствии они стабилизируются и замедляются.
В данной работе рассматривается вариант ТТ, заправляемой только аммиаком и водородом.
Для подтверждения стабильности характеристик ТТ в процессе изготовления необходимо проводить специальные испытания, которые позволяют форсировать процессы, имитирующие начальный период работы ТТ.
Сокращение времени ресурсных испытаний ТТ достигается за счет повышения концентрации рабочего тела и увеличения температуры нагревателя.
Аммиак, заправляемый в ТТ, имеет высокую чистоту (99,994 %). Это однокомпонентная жидкость, основным свойством которой является гомогенный характер химической реакции с внутренней поверхностью тепловой трубы. Поскольку концентрация аммиака постоянная, то ускоренные ресурсные испытания тепловых труб (УРИ ТТ) проводят в более жестких условиях: при повышенной температуре нагревателя.
Скорость химических реакций с повышением температуры возрастает. Зависимость скорости гомоген-
