С думой о Земле

Датчики, устанавливаемые на борту спутника и ракеты-носителя, измеряют и контролируют температурные режимы наиболее ответственных узлов, давление, вибрации, перегрузки и многие другие параметры. Они обеспечивают контроль за работой систем управления, автоматики, пневмогидросистем, отдельных блоков и приборов. По измеряемым параметрам или, как говорят специалисты, по телеметрии, судят о годности бортовой аппаратуры, принимают решение о переходе при необходимости на резервный комплект. Сегодня она стала основным видом контроля за работой космической техники.

Сбор информации, передачу ее на Землю, доставку в ЦУП и представление специалистам для изучения и анализа осуществляет телеметрический комплекс. В него входят бортовая телеметрическая аппаратура, наземные приемо-регистрирующие станции, аппаратура обработки информации, различные виды каналов связи.

Телеметрический комплекс должен обеспечивать полноту, высокое качество и оперативность доставки информации. Первое требование приводит к тому, что количество телеметрических датчиков оказывается достаточно большим. Так, на спутниках типа «Молния» число контролируемых параметров составляет около 500, а на пилотируемых кораблях «Союз» и станциях «Салют» — 2000–3000, а иногда и больше.

Что же касается принимаемой информации, то цифры здесь поистине астрономические. Например, с орбитального комплекса «Салют-7» — «Союз» ежесекундно принималось и обрабатывалось около 800 тысяч единиц информации, что по объему равносильно почти тексту этой книги. Такой поток, если не принять меры к тому, чтобы направить его в регулируемое русло, может забить буквально все каналы связи. Ведь пропускная способность каждого из них ограничена.

Каким же образом совмещают полноту, оперативность и качество получаемой информации?

Прежде всего путем уплотнения каналов. Известны два таких способа — частотный и временной. Первый основан на разнесении частот сигналов от различных датчиков, что значительно повышает производительность одного канала. На Земле, используя частотный фильтр, сигналы восстанавливают. При временном уплотнении вводится система бортовой коммутации, с помощью которой осуществляется поочередный опрос датчиков. Причем фиксируется только мгновенное показание датчика, после чего опрашивается следующий. Таким образом, телеметрические данные, передаваемые через радиоканал, представляют собой цепочку зашифрованных сигналов с определенной последовательностью опроса.

В соответствии с этими способами уплотнения разрабатывается и телеметрический комплекс. Частотный реализуется в аналоговых системах, где сигналы сохраняют свою форму, а временной в цифровых, в которых они квантуются по времени и амплитуде. Каждая из этих систем, естественно, имеет свои преимущества и недостатки. Поэтому их применение определяется прежде всего видом получаемой информации.

Режим работы бортовых телеметрических систем существенно зависит от продолжительности связи с Землей. Как правило, эта связь ограничена, поскольку спутники находятся в зонах радиовидимости наземных пунктов относительно короткое время. Телеметрический же контроль должен вестись в процессе всего полета. Как найти выход из этого положения?

Мы уже говорили о трудностях, связанных с передачей большого потока измерений. В телеметрических системах наряду с уплотнением каналов применяется и бортовая обработка информации, чаще всего с целью изъятия избыточных сведений. Дело в том, что многие параметры изменяются довольно редко. Поэтому передавать их каждый раз не требуется. Возможна и смысловая обработка, когда сброс данных производится только в случае аномального поведения контролируемых параметров. Таким путем удается разгрузить радиолинию и наземный комплекс обработки информации и повысить автономность работы телеметрических систем.

Обработка информации в телеметрических системах в основном автоматизирована. Она осуществляется с помощью универсальных и специальных электронных вычислительных машин. Предусмотрено два варианта использования аппаратуры автоматической обработки информации. В первом, так называемом экспресс-режиме, программа обработки закладывается в аппаратуру измерительного пункта из ЦУП перед сеансом связи. Информация со спутника поступает в информационно-вычислительный комплекс ЦУП, и результаты обработки передаются на средства отображения.

Специалисты оперативно и в наглядной, легко воспринимаемой форме получают представление о работе подведомственных систем. Полученные данные здесь же документируются. Эта обработка приемлема только для тех параметров, по отклонению которых от нормы могут быть выданы управляющие команды. Здесь же обрабатываются данные о состоянии космонавтов. Во втором режиме телеметрическую информацию, прежде чем отправить в ЦУП, обрабатывает вычислительный центр КИП. Сомнительные и явно выпадающие из нормы данные отбрасываются, образно говоря, информация очищается и сжимается.