Современная электроника №9/2024

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 50 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 9 / 2024 вращается при движении по орбите. Для контроля и управления вращени- ем необходимы электронные датчи- ки, определяющие угловое положение относительно системы отсчёта (к при- меру, по месту и времени, связанному с Землей) и исполнительные устрой- ства–корректировщики углового поло- жения. Принцип работы и основные элементы СОС представлены на рис. 5. В КА применяют несколько типов электронных датчиков разной степе- ни точности. Магнитометры – датчи- ки ориентации на Землю – относятся к грубым. «Датчик Солнца», измеря- ющий угол между направлением на солнце и плоскостью панели, на кото- рой установлен, используется для точ- ной настройки. Он же используется для ориентации СБ по солнцу. Но самый точный и сложный датчик ориенти- руется «по звёздам». Он «фотографиру- ет» видимое положение звёзд и сравни- вает с цифровой картой, заложенной в электронной памяти. Очень точ- но вычисляет угловое положение КА. Для телекоммуникационного спутника целевым критерием работы СОС явля- ется точность нацеливания антенн КА в нужную область на поверхности Зем- ли. Расхождение реальной оси наце- ливания антенны с теоретической должно составлять порядка 0,1...0,2° по азимуту и углу места. Соответ- ственно, угловое положение КА долж- но быть ещё точнее ввиду естествен- ной погрешности установки антенн на корпусе КА. Исполнительными устрой- ствами для СОС являются маховики (для корректировки углового положе- ния задействованы минимум три) или гиродины. Первые нужны для поворота КА в противоположное основному вра- щению направление за счёт реакций в опорах маховика. Поскольку систе- мы спутника обычно резервируются, для надёжности в реалии маховиков не три, а намного больше. Силовой гироскоп – гиродин – определяет теку- щий момент (положение спутника) по нескольким осям и заменяет несколько маховиков, но является более сложным и дорогим устройством. На рис. 6 пред- ставлены внешний вид и схема распо- ложения отсеков малого спутника. На рис. 7 представлен вид спутни- ка SES-9 с отсеками для расположения модулей. Несколько двигательных устано- вок, включая маршевую, необходи- мы для смены/удержания заданной орбиты и выведения на неё, а есть ещё несколько коррекционных – для стабилизации. В 60-х годах ХХ века эту роль выполняли реактивные двигате- ли, работавшие на токсичном гидра- зине и окислителе. В современных реалиях работают электрореактив- ные двигатели с меньшей тягой, но с бóльшим удельным импульсом (более экономичны), используют инертный газ ксенон [2]. Система траекторных измерений необходима, чтобы определять коор- динаты спутника. КА получает сигна- лы управления с Земли, а на Землю передаёт телеметрическую информа- цию (служебную информацию о пара- метрах работы). Каналы и антенны системы отделены, поскольку полёт до околоземной орбиты занимает при- мерно 108 секунд, а полезная нагруз- ка после отделения от РН включается не сразу. Это вкратце принцип рабо- ты командно-телеметрической систе- мы (КТС). Большой электронный блок, который управляет работой аппарата, иначе называют «бортовой компьютер управления (БКУ)». Для силовых эле- ментов КА применяются интеграль- ные многослойные композиционные конструкции. Система обеспечения температурного режима Корректный температурный режим работы РЭА в космосе зависит от орби- ты КА, его ориентации, конструкции и совокупности совместно исполь- зуемых электронных устройств, их конструктивных элементов (СОТР). Системы СОТР, применяемые в радио- электронных средствах, классифици- руют по допустимому диапазону тем- ператур элементов и узлов на системы охлаждения и системы термостабили- зации: наземные, корабельные, само- лётные, ракетные, космические – по месту установки. В этой проблематике опасны отклонения рабочего темпера- турного диапазона микросхем, приво- дящие к «усталостному» разрушению кристаллов, эффектам резонанса, отрыву компонентов, нарушению пай- ки и вторичным разрушениям даже в «залитых» конструкциях, что при- водит к неработоспособности РЭА. В условиях невесомости опасны для РЭА такие факторы, как пыль, прово- дящая ток, и электростатика от жгу- тов и шлейфов. Кроме того, скорость и величина накопления электроста- Рис. 5. Принцип работы и основные элементы системы ориентации и стабилизации (СОС) в развёрнутом виде на испытаниях Рис. 6. Внешний вид и схема расположения отсеков малого спутника Рис. 7. Вид на реальный спутник SES-9 с отсеками для расположения модулей Датчики • Солнечные • Магнитометр • Угловой скорости • Звёздный датчик Вычислитель • Алгоритмы: B-DOT, TRIAD • Модели: SGP4, IGRF, собственного движения • Матричные вычисления Актуаторы • Маховики • Электромагнитные катушки • Гиродины • Двигатели ориентации