3.2. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА

Состав системы

Система ИРИДИУМ включает в свой состав:

-космический сегмент в виде орбитальной группировки из 66 КА, дополнительно в каждой плоскости размещается по одному резервному КА. Созвездие из 66 КА, при необходимости, восполняется за счет использования резервного КА плоскости. В штатном режиме эксплуатации, при неизрасходованном резерве, общее число КА ОГ составляет 72 КА;

-наземный сегмент в составе: абонентские терминалы; шлюзовые станции (ШС); сегменты управления системой и управления связью; сегмент запуска.

Выделим основные задачи взаимодействия элементов системы на основе структурной схемы, представленной на рис 1.

Рис.2. Структурная схема системы

Регистрация пользовательских терминалов

Каждый пользовательский терминал регистрируется в национальной шлюзовой станции, ему присваивается кодовый номер и оговаривается первоначальное территориальное размещение. Банк данных кодовых номеров пользователей каждой национальной шлюзовой станции содержит также данные о всех задействуемых в системе шлюзовых станциях. При необходимости осуществляется обмен банками данных между национальными шлюзовыми станциями. Обобщенный банк данных о пользовательских терминалах системы содержится в сегменте управления связью.

Взаимодействие между шлюзовой станцией и национальной телефонной сетью общего пользования (ТФ ОП)

В состав ШС входит коммутационная аппаратура сопряжения с ТФ ОП. Взаимодействие между ШС и ТФ ОП осуществляется с учетом использования для каждой страны, региона конкретной системы нумерации и вида сигнализации.

Управление орбитальной группировкой и связью

Управление орбитальной группировкой осуществляется сегментом управления ОГ с обеспечением следующих функций:

- управление орбитой каждого КА;

- контроль состояния КА;

- контроль запуска КА и проведение необходимых тестовых проверок;

- вывод КА из состава орбитальной группировки.

Указанные функции управления реализуются на основе командной и телеметрической информации каждого КА орбитальной группировки при использовании как штатных каналов связи, с учетом перекрестной спутниковой связи, так и с задействованием отдельных, территориально разнесенных командно-телеметрических станций для управления в нештатных режимах работы КА.Управление системой осуществляется территориально разнесенными основным и резервным сегментами, располагаемыми на территории США. Исполнительный элемент сегмента управления для анализа и контроля за работой КА ОГ, располагается в Чандлере, штат Аризона.Сегмент управления связью осуществляет анализ, контроль и управление связью, в т.ч. шлюзовыми национальными станциями.В нормальных условиях работы орбитальной группировки функционирование шлюзовых станций и пользовательских терминалов осуществляется автономно. В случае повышения нагрузки сверх предусмотренной, выхода из строя КА орбитальной группировки, выхода из строя элементов ШС, сегмент управления выдает инструкции ШС для поддержания качества связи, в особых случаях предусматривается возможность реконфигурации сети.

Запуск КА

Сегмент запуска включает ракету-носитель и все оборудование, используемое при запуске КА, оборудование и средства управления и анализа необходимых операций. В конце полета на активном участке сегмент запуска выдает траекторные данные в сегмент управления, к которому переходит управление КА или нескольких КА при групповом запуске.Операции, производимые перед запуском и при запуске традиционны: сегмент управления определяет программу запуска, сегмент запуска осуществляет сборку ракетоносителя и его проверку, установку полезной нагрузки (КА) и проведение испытаний и предстартовых проверок. Телеметрическая информация КА на активном участке по радиолинии ракеты-носителя принимается сегментом запуска и транслируется в центр управления, который корректирует расчетные траекторные данные для формирования промежуточной орбиты. Последующее управление КА осуществляется сегментом управления: разворачиваются солнечные панели КА, на КА передаются команды кратковременного включения двигательной установки для перевода КА на основную орбиту, т.е. в "нужный" интервал между другими КА данной плоскости.

3.3. КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ

Состав КА

В состав КА входят:

- радиоэлектронное оборудование;

- система ориентации, стабилизации и управления;

- двигательная установка;

- система энергопитания;

- конструктив КА.

Радиоэлектронное оборудование

В состав радиоэлектронного оборудования КА входят:

- центральный процессор КА;

- средства L диапазона (персональная связь): антенные системы, малошумящие усилители, усилители мощности, Up и down конверторы, модемы с буферами ТDМА;

- средства Ка диапазона (связь с шлюзовыми станциями):

---- антенные системы,

---- малошумящие усилители,

---- усилители мощности,

---- Up и down конверторы,

---- модемы с буферами ТDМА;

- средства Ка диапазона (межбортовая связь):

---- антенны системы,

---- малошумящие усилители,

---- усилители мощности,

---- Up и down конверторы,

---- модемы с буферами ТDМА;

- средства Ка диапазона (команды и телеметрия):

---- антенные системы,

---- малошумящий усилитель,

---- усилитель мощности,

---- Up и down конвертор,

---- модемы и буферы КРЛ и ТЛМ,

---- шифратор и дешифратор команд;

- источник эталонной частоты, синтезатор частоты, распределение времени.

Количественная характеристика радиоэлектронного оборудования КА:

- связь со шлюзовыми станциями: 2 независимых тракта с АФАР;

- межспутниковая связь: 4 независимых тракта с АФАР;

- персональная связь: 6 независимых трактов с АФАР;

- команды и телеметрия: по одному тракту с системой из нескольких ненаправленных антенн.

Система ориентации, стабилизации и управления маневром КА

В КА используется 3-х осная стабилизация на основе MANS (Микроскопическая автономная система навигации) с встроенными датчиками фирмы BARNS INGENEERING, предназначенными для инфракрасного зондирования земной поверхности и визуального определения местоположения по Луне и Солнцу. MANS выполняет следующие функции:

1. На промежуточной орбите: определяет высоту полета и пространственное положение КА, формирует данные для ускорителей и серводвигателей, поддерживающих 3-х осную стабилизацию.

2. На рабочей орбите: формирует данные для поддержания 3-х осной стабилизации при развертывании элементов КА и дальнейшей эксплуатации КА.

MANS становится полностью автономной после вывода КА в рабочую точку ОГ и стабилизации КА.

Пространственное положение и позиция КА выдается MANS через интервал 250 нсек с точностью:

- по пространственному положению +/- 0.5 град;

- по позиции +/- 20 км. Для работы MANS используется сигнал опорного генератора радиоэлектронного оборудования КА.

Силовая установка

В состав силовой установки входят следующие основные узлы:

- резервуар высокого давления с однокомпонентным топливом;

- каталитические ускорители;

- соленоиды и клапаны подачи топлива;

- серводвигатели;

- резервуар для резервного топлива и, соответственно, резервные ускорители, каждый и которых имеет несколько клапанов управления подачей топлива.

В табл. 3.2. приведены результаты частного расчета расхода топлива КА системы ИРИДИУМ.

Таблица 3.2

Предполагаемый расход топлива КА

Каналы силовой установки управляются ускорителями по командам центрального процессора; состояние силовой установки контролируется централыьным процессором по сигналам телеметрии силовой установки,

Энергопитание

В состав системы энергопитания (СЭП) входят:

- панель солнечных батарей ;

- никель-водородные аккумуляторы;

- система распределения энергии с локализацией неисправности;

- аппаратура регулировки избыточного напряжения.

Также СЭП оснащена аппаратурой защиты от неисправностей, автоматически срабатывающей при неисправностях или при увеличении токовой нагрузки на шине.

Напряжение шины первичного электропитания СЭП составляет 22-36 В и преобразуется в номиналы необходимых напряжений с использованием преобразователей. Следящая система СЭП реализует режим автоматического регулирования напряжения и, при необходимости, уменьшает или повышает ток заряда аккумуляторов. Одна 48 А/час никель-водородная батарея состоит из 22-х элементов и остается работоспособной при выходе из строя отдельных элементов. При нахождении КА в зоне тени, никель-водородная батарея обеспечивает электропитанием всех потребителей до выхода КА из тени и подзаряда через солнечные батареи.

В табл. 3.3 указан расход электроэнергии на конец срока существования КА.

Таблица 3.3

Расход электроэнергии КА

Особенности конструкции КА

К конструкции КА ОГ предъявлены требования по жесткости, расходованию тепла, расположению необходимых солнечных батарей, антенных систем задействуемых радиолиний, радиотехнического оборудования, системе энергоснабжения, системе ориентации и стабилизации, силовой установке.

Базовый проект системы предусматривал конструкцию КА в виде шестигранной "трубы" с расположением на 6-ти плоскостях многолучевых антенн L диапазона; снизу - антенны L диапазона, антенн межспутниковой связи; сверху - двухосные солнечные панели, при этом масса "сухого" КА составляла 299,4 кг, масса заправленного КА - 340,7 кг при расчетном резерве - 45,5 кг. В последующем масса КА увеличилась до 675 - 689 кг, что свидетельствует о более глубокой проработке ряда концепций и, в первую очередь, радиотехнических средств L диапазона (увеличение числа лучей АФАР с 37 до 48-ми, увеличение энергетики радиолинии L диапазона, примерно, на 10 дБ) и связанное с этим изменение конструкции, приведшее к росту ранее объявленной массы, примерно, на 100%.

В качестве примера массовые характеристики КА базового проекта представлены в табл. 3.4

Таблица 3.4

Масса КА

Вместе с тем, следует обратить внимание на полноту предъявляемых требований к конструкции КА, а именно:

- простота сборки;

- взаимозаменяемость однотипных сборочных узлов;

- модульная конструкция всех узлов;

- минимизация веса конструкции;

- минимизация перепадов температуры путем применения шлифованных поверхностей, термоизолирующих покрытий, термопроводящих материалов, датчиков температуры и аппаратуры регулирования температуры.

Основные характеристики КА приведены в таблице 3.5

Таблица 3.5

Основные характеристики КА

Предыдущая страница............ Стартовая страница.............. Следующая страница