Системы слежения за полетом ракеты

[lozga.livejournal.com]

Когда ракета-носитель отрывается от стартовой площадки и начинает свою недолгую, но яркую жизнь, за ней следят не только фанаты космонавтики по интернет-трансляции. Специальные устройства в разных диапазонах принимают данные с борта, все ли в порядке, измеряют траекторию полета, фиксируют полет в оптическом диапазоне и отслеживают траекторию падения отработавших ступеней и сброшенного головного обтекателя.

Радиоуправление

На заре ракетной техники только радиокоррекция с Земли могла обеспечить требуемую точность наведения межконтинентальной баллистической ракеты. Поэтому и в США для "Атласов" и в СССР для "Р-7" пришлось строить пункты управления дальностью. В СССР это были капитальные строения, в которых антенна пеленгатора стояла в трехэтажном павильоне:



Павильоны дополнялись мобильными пунктами измерения дальности:



На самой ракете сигнал от наземных пунктов принимался на специальные подвижные антенны и через них же отправлялся обратно:



Система радиокоррекции могла определять скорость с точностью 0,5 м/с, а дальность с ошибкой не больше 50 м. Но уже в начале 60-х инерциальные системы достигли сравнимой точности, и от наземных пунктов отказались.

Телеметрия

Лучший способ узнать, что происходит на ракете - поставить на нее датчики и в режиме реального времени отсылать информацию на землю. Аварии развиваются быстро, и часто только последние миллисекунды могут сказать о причине случившегося. Поэтому каждая ракета-носитель несет на себе систему телеметрии и антенны передачи ее на землю. На земле же стоят приемные комплексы. Золотая эра советской космонавтики прошла под знаком системы телеметрии "Трал", характерные антенны которой легко узнаваемы на первых космических аппаратах:


"Спутник-3", антенна "Трала" - загогулина, похожая на кипятильник, на первом плане

На земле же стояли сначала односпиральные антенны:



Затем появились футуристические четырехспиральные антенны:



Первоначально телеметрические данные писались на кинопленку. Это было просто, но пленки нужно было проявлять, и даже очевидные причины аварии определялись не сразу. Затем стали использовать магнитные ленты, а сейчас телеметрию пишут в цифровом формате. После аварии РН "Falcon" в твиттере Маска говорилось о проблемах извлечения последних кадров телеметрии HEX-редактором. Возможно, это говорит о том, что телеметрия "Falcon'а" писалась не совсем в реальном времени.

Забавно, что мода на четырехспиральные антенны не ограничивалась одним полушарием Земли - за океаном стояли похожие системы:


Система телеметрии спутников Telstar

А сейчас телеметрию стартующих "Союзов" принимают на комплекс МКА-9 с антенной "Ромашка":

Траекторные измерения

Траекторные измерения позволяют определить параметры полета ракеты-носителя, а также они используются для измерения параметров орбиты спутников и пилотируемых кораблей. Как правило, системы траекторных измерений могут работать в двух режимах. В первом фиксируется сигнал ответчика на космическом аппарате, а во втором система работает как обычный радар, измеряя параметры отраженного от цели радиосигнала. В СССР на заре освоения космоса использовали систему "Бинокль"



А затем создали более совершенную систему "Кама"


Мобильный вариант

В США же со времен "Меркуриев" и практически до сего дня используется радар AN/FPS-16:



Его точность по дальности достигает 5 м, а по направлению - 0,1 миллирадиан, и это для объекта на орбите!

Системы аварийного подрыва

В советских/российских космических традициях принято в случае аварии выключать двигатели ракеты - в степях Байконура ракета может падать спокойно, не рискуя свалиться кому-нибудь на голову. В США же пуски выполнялись из густонаселенной местности, и в случае аварии необходимо было быстро разрушить ракету на неопасные куски. Для этого на всех ракетах стоят специальные системы подрыва. Ненаправленные антенны готовы принять сигнал при любом положении кувыркающейся ракеты, а расположенные в нужных местах небольшие заряды взрывчатки эффективно ее разрушат. С земли же эта система контролируется с внешне ничем не примечательного трейлера:

Оптические системы

Весьма полезны могут быть наблюдения в оптическом диапазоне. Например, можно наглядно убедиться, что боковые блоки ракет семейства "Р-7" отошли нормально:



Для сравнения современные кадры с подобной системы на космодроме Куру:



В СССР первоначально использовались кинотеодолит КТ-50 и кинотелескоп КСТ-80. Оба телескопа наводились по уже знакомой системе "Бинокль":



Из более современных известна система "Сажень-Т":



В США сейчас используются оптические системы нескольких фирм. Contraves-Goerz:



FlightLine:




Обратите внимание на антенны под телескопом - они обеспечивают наведение и автосопровождение цели, а еще с их помощью можно получать телеметрию и держать голосовую связь с экипажем

MARS:




Обратите внимание на установку с плоскими антеннами справа

Оптические системы оказались очень полезны при расследовании катастрофы шаттла "Колумбия". Именно они зафиксировали удар отвалившегося куска теплоизоляции по передней кромке левого крыла:



Кроме задач NASA эти же телескопы использовались для фиксации прыжка Феликса Баумгартнера, они же снимали полеты и катастрофу SpaceShipTwo.


SpaceShipTwo в полете, фото с телескопа MARS

Кроме радиоантенн оптические системы могут дополняться лазером. В этом случае к телескопу и фотометру добавляется полезная функция лазерного дальномера:


Работает "Сажень-Т". Точность измерения расстояния до спутника - до двух сантиметров!

Системы фиксации падения отработанных ступеней

Интересным подвидом траекторных систем являются системы фиксации падения отработанных ступеней. Для России это новое направление - на Байконуре первая ступень падает в степь, и ее можно легко обнаружить. И часто бывает так, что местные жители увозят ступень на металлолом раньше, чем на место падения прибывают специалисты Роскосмоса. С новым космодромом "Восточный" так не получится - ступень будет падать в тайгу, и найти ее без знания точных координат будет очень сложно. Поэтому сейчас проходят испытания систем фиксации мест падения:

Помните плоские антенны на фотографии с MARS? Здесь хорошо виден аналогичный радар, который на "Восточном" будет применяться для слежения за сброшенным головным обтекателем.

Дополнительная информация

Очень интересный фильм о ракете Р-7

Много материала было взято с сайта КИК-СССР.

По тегу "незаметные сложности" - ракеты и спутники, стартовые сооружения и орбиты и много чего еще.

Уфимцы! На этой неделе, 25-27 сентября будет Фестиваль Науки. Не забудьте, там будет масса интересного.

Comments

[zloradskij.livejournal.com]

спасибо, интересно!

[lx-photos.livejournal.com]

классно, спасибо

[michaelnnn.livejournal.com]

Спасибо, очень интересно.

[vakhnenko.livejournal.com]

Весьма интересно, спасибо.

[esquirefv.livejournal.com]

Вспомнил молодость...."Кама", "Трал"- у него объективы были Юпитер-8, военная приемка, спецотбор, Ушлые люди приносили свои из дома и меняли, "Трал-КП" - этот уже писал на магнитную ленту.

[alboros.livejournal.com]

Спасибо за полезную информацию. А есть данные по ценам на лидары у нас или хотя бы за рубежом? Необходимо для составления бизнес-плана для системы, в которой необходимо отслеживать параметры запуска геофизической ракеты.

[softblackmagic.livejournal.com]

Четырехспиральная антенна - тоже типа пеленгатора, для определения точного направления на цель?
И почему на спутнике антенна похожа на кипятильник?

[fixik-papus.livejournal.com]

Самое смешное, что именно необходимость радиокоррекции с земли с двух точек симметрично относительно траектории полета, при цели на территории США - привели к размещению космодрома в Тюратаме. Было бы дело на пару лет позже - место могло быть совершенно другим.

Так снимите на видео пролетающую над землёй МКС

[zampotehkenguru.livejournal.com]

> Работает "Сажень-Т". Точность измерения расстояния до спутника - до двух сантиметров!

Так снимите на видео пролетающую над землёй МКС. Если так всё просто.

[sendep.livejournal.com]

грандиозно

[kichiro-sora.livejournal.com]

Кино это вряд ли до 90х по телевизору показывали?

[americanboar.livejournal.com]

огромное количество людей работало в СССР на этих станциях слежения.

Кстати, момент взрыва Challenger чем снят?

[lozga.livejournal.com]

Круто. Что-нибудь еще интересное помните?

[lozga.livejournal.com]

Увы, нет.

[lozga.livejournal.com]

Говоря простым языком, антенны бывают направленные и ненаправленные. Четырехспиральная антенна лучше всего видит вперед. У пеленгатора антенна рамочная, она видит в "стороны" рамки. А "кипятильник" "Трала" - ненаправленная антенна, чтобы кувыркающийся аппарат было слышно всегда, при любом положении антенны относительно приемника.

[lozga.livejournal.com]

Совершенно верно

[lozga.livejournal.com]

Ага. Сначала это вообще был секретный фильм.

[lozga.livejournal.com]

Снят подобным телескопом. Конкретная модель, которая тогда использовалась, мне не попадалась.

[kichiro-sora.livejournal.com]

И я про то же. Хоть бери и ракету строй :)

[lozga.livejournal.com]

Фото с "Сажени" нам вряд ли покажут. Но любители МКС фотографируют (https://en.wikipedia.org/wiki/International_Space_Station#/media/File:Isshtv120090917200858nm.jpg) давно.

[zampotehkenguru.livejournal.com]

Я спрашивал не фото, а видео, и не любительские, а с той техники которую вы описываете.

Можете снять - покажите. Не показываете - значит не можете.

[alboros.livejournal.com]

Это ужасно!!! :-)

[tnenergy.livejournal.com]

Спасибо, хорошая подборка.

[mydogandi.livejournal.com]

Логика больного.

[igor-schwab.livejournal.com]

Черток об этом много рассуждал в воспоминаниях, но потом вскользь упомянул, что Королёв при выборе площадки сознательно подбирал её не только и не сколько для МБР. Так что Тютарам против Капустина Яра выбрали далеко не только из-за радиокоррекции.