автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.07, диссертация на тему:Антенные системы автоматических космических станций

1.1. Актуальность проблемы. Развитие космической науки и техники немыслимо без космических радиотехнических систем (РТС). Надежность и качество работы космических РТС обеспечивается соответствующим построением бортовых антенных систем (АС) космических аппаратов (КА).

Проблема построения АС КА возникла в 1950-е годы и с развитием космической техники остается актуальной в настоящее время. Особо актуальна проблема построения автоматических космических станций (АКС) и аппаратов различного назначения.

Создание совершенных антенных систем КА включает в себя поиск способов их построения, новых конструктивных решений, возбуждение элементов поверхности КА с целью получения заданных характеристик при минимизации массогабаритных, энергетических и материальных затрат. Также важно обеспечение совместимости АС с остальными средствами борта КА.

Создание нового поколения АС КА также неразрывно связано с конструкторско-технологическим, метрологическим и испытательным обеспечением [1, 4, 5, 14].

Обеспечение заведомо надежной работы в космосе требует поиска новых материалов, оригинальных технических решений, оптимальных электродинамических моделей системы антенна-носитель, а также достоверности наземных испытаний при работе в космосе.

Особый круг задач построения бортовых антенн возникает при их установке на неориентированных в пространстве КА и поверхности планет, Солнечной системы.

Все перечисленные проблемы носят весьма широкий характер, и их решение представляло и представляет большую государственную важность, о чем свидетельствуют ряд решений Правительства по выполненным работам.

1.2. Цель работы. Целью работы являлась разработка концепции и теории построения нового поколения антенных систем АКС, работающих с длительным сроком активного существования на орбитах, в атмосферах и на поверхности планет Солнечной системы, включая их технологическое и метрологическое обеспечение; теоретических положений сравнительного анализа предложенных автором нетрадиционных структур антенных систем КА, методов их конструкционного синтеза с учетом конфигурации токонесущей поверхности носителя; методов отработки этих структур в условиях Земли с максимальным приближением к условиям реальной эксплуатации КА, обеспечивающих реализацию конструкторско-технологических преимуществ отечественной космической промышленности, направленных на повышение надежности и качества автоматических космических аппаратов современного класса.

1.3. Задачи работы. Достижение поставленной цели включает решение следующих основных задач: развитие теории антенных систем КА, включая электродинамические модели, способы управления характеристиками антенн; разработку нового поколения антенно-фидерных систем КА различного функционального назначения; разработку технологических, испытательных комплексов, а также производство и проверку антенных систем в наземных условиях.

1.4. Методы исследований. Решение поставленных задач осуществлялось на основе общей теории электродинамики, аппарата численного анализа и синтеза, математического моделирования по заданным параметрам и геометрическому образу системы «антенна-корпус АКС».

1.5. Научная новизна. Впервые развита общая теория и концепция построения антенных систем КА широкого спектра применения, включая искусственные спутники Земли и планет, межпланетные станции, спускаемые в атмосферу и на поверхность планет капсулы и станции, самодвижущиеся аппараты.

1.6. Практическая ценность. Практическая ценность и значимость диссертационной работы заключается в создании антенных систем по тематике научных направлений исследований космоса:

- «Луна», «Марс», «Венера», «Фобос», «Вега», «Прогноз», «Спектр», «Гранат»;

- по связным ИСЗ: «Купон», «Зеркало», «Норд»;

- по ряду направлений оборонного назначения: 71X6, 11Ф664, 14Ф12, 5В95, а также в рамках международного сотрудничества по мирному освоению космоса.

1.7. Достоверность полученных теоретических и экспериментальных результатов подтверждается успешными запусками и функционированием КА с разработанными антенными системами различного назначения при выполнении разнообразных научных программ, а также многочисленными экспериментальными результатами, совпадающими с теоретическими.

1.8. Основные положения, выносимые на защиту:

1. Концепция построения антенных систем АКС, работающих с длительным сроком активного существования в космосе.

2. Теория анализа и синтеза антенных систем К А с учетом элементов конструкций.

3. Класс антенно-фидерных систем КА различного функционального назначения.

4. Наземное конструкторское и технологическое обеспечение антенных систем КА.

1.9. Апробация работы. Работа выполнялась в научно-производственном объединении имени С.А.Лавочкина в период с 1959г. по 2002г.

В этот период основные положения и полученные результаты докладывались и обсуждались на Всесоюзных, Российских, межведомственных и ведомственных научных конференциях и семинарах по теории и технике антенн.

1.10. Публикации. По теме диссертационной работы изданы 5 монографий, получено 54 авторских свидетельства на изобретения, опубликовано в 40 статьях, 45-ти трудах конференций и 41 отчете Спецфонда НПОЛ. Основное содержание диссертации отражено в публикациях, приведенных в Списке литературы.

Лично диссертантом выполнены 24 работы, в том числе 6 изобретений. В проводимых работах являлся научным и техническим руководителем и активным исполнителем работ.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

2.1. Состояние вопроса. Бурное развитие аэрокосмической науки и техники с необходимостью вызвало к жизни появление ряда прикладных отраслей и технологий, получивших приставку «космическая» (космическая медицина, космическая металлургия, космическая радиосвязь и др.). По отношению к антенной технике это потребовало создания нового поколения антенных систем.

Наша страна в период выполнения работы являлась пионером в освоении космоса и ряд ведущих НИИ, НПО и промышленных предприятий работали над созданием, как самих космических аппаратов, так и их радиоэлектронных комплексов. Применительно к АКС, спускаемым аппаратам на планеты Солнечной системы, ряду спутников специального назначения разработка антенных устройств проводилась в НПО им.С.А.Лавочкина при участии и руководстве диссертанта. Специфика антенных систем АКС обусловлена большой протяженностью трасс «АКС-Земля», особенностями динамики движения аппарата и влиянием окружающей среды. Требования к конструкции АС АКС связаны с габаритно-массовыми показателями и эксплуатационной совместимостью бортовых средств. Специфика АС АКС определяется также требованиями их полной автономности работы. Пропускная способность космической радиолинии и эффективность связи зависят, в первую очередь, от коэффициента усиления антенн и энергетических показателей приемопередающей бортовой радиоаппаратуры.

Построению АС АКС типа «ЛУНА», «МАРС», «ВЕНЕРА» и др., спускаемых аппаратов, спутников оборонного назначения должны предшествовать серии экспериментальных исследований на стендах, технических позициях, летно-конструкторские испытания, а также апробация в условиях реального космоса.

К началу выполнения работ отсутствовали исследования влияния элементов конструкции КА на характеристики антенн, а также возможности их использования в качестве элементов, формирующих вместе с антенной заданную форму диаграммы направленности (ДН). Также ранее не возникали вопросы согласования пространственных характеристик направленности с баллистическими и динамическими характеристиками КА при возможных положениях на орбите или поверхности небесного тела.

В процессе развития космической техники возникла необходимость использования возможностей АФС для решения вопросов обеспечения жизнедеятельности аппаратов в нештатных ситуациях (отказ аппаратуры, аварийные случаи и др.).

Таким образом, создание АС КА различного функционального назначения требует разработки:

- методов построения АФС АКС с учетом влияния корпуса носителя;

- способов управления характеристиками антенн спускаемых аппаратов;

- создания конструкторско-технологического обеспечения измерительно-испытательных комплексов разрабатываемых новых типов антенных систем АКС.

Исследование указанных вопросов и их решение являлось целью настоящей диссертационной работы.

2.2. Построение остронаправленных антенных систем КА с излучающими элементами конструкций.

Построение остронаправленных антенн (ОНА) для КА включает в себя:

- создание обобщенных критериев оценки и прогнозирования характеристик направленности (усиления антенны, УБЛ, сектора сканирования, поляризационых характеристик);

- оценку комплекса прочностных тепловых и динамических факторов, воздействующих на антенную систему, с целью максимизации характеристик излучения в заданном секторе пространства при выделенном полезном объеме на АКС и минимальных энергетических затратах.

Важную роль при проектировании антенных систем АКС играют ОНА на основе зеркальных антенн (ЗА). Что касается возможности использования ФАР и АФАР на борту КА, то их применение сдерживается габаритно-массовоыми ограничениями, энергетическими затратами, сложной технологией, повышенной чувствительностью к внешним воздействиям, ограниченному ресурсу работы в условиях открытого космоса.

Применительно к бортовым ОНА КА разработаны обобщенные критерии прогнозирования и оценка их параметров с учетом механических, тепловых нагрузок, а также физических и электродинамических связей между элементами антенн. Проведенные исследования были направлены на создание реальных конструкций ОНА, оптимизированных по признакам, определяющим целевое назначение КА. Такими признаками в ряде разработок служили ограничения на падение коэффициента усиления (КУ) на границах зоны обслуживания или степень поляризационной развязки.

В диссертации разработаны принципы конструкционного синтеза, позволившие повысить эффективность излучающей системы "антенна-объект" по сравнению с эффективностью собственно антенны. Это достигается за счет участия в формировании поля излучения "активной" зоны поверхности КА;

Конструкционный синтез для ЗА проводился с использованием методов:

- геометрической оптики для приближенного анализа и синтеза;

- физической оптики для более точного решения.

Окончательные результаты синтеза ЗА уточнялись на основе экспериментов.

Введено и конкретизировано понятие эквивалентного излучающего раскрыва для реальных конструкций ОНА, частично или целиком закрытых радиопрозрачными и теплозащитными крышками, экранами или экранированных элементами конструкции АКС. Это позволило проводить анализ характеристик излучения апертурных антенн произвольных форм с произвольным амплитудно-фазовым распределением (АФР) с использованием приемов ГО, ГТД и эквивалентного плоского раскрыва с соответствующим АФР.

Выполнены исследования, касающиеся влияния и минимизации затенения раскрыва ОНА для различных схем построения антенных систем данного класса. Проведена оценка вклада в искажения АФР на раскрыве ОНА элементами конструкции собственно антенн и элементами конструкции КА (панели солнечных батарей, бленды оптических систем, выносные штанги и проч.)'. Разаработаны способы компенсации искажений АФР, возникающих при этом и приводящих к снижении КУ, росту УБЛ, уровня кроссполяризации, появлению угловых ошибок [6, 8, 26].

Выявлены резонансные эффекты в ЗА (зеркало-облучатель-фидер-штанги), приводящие к эффекту затенения апертуры. Для антенн с малыми размерами раскрыва (~5А,) был разработан и внедрен в практику метод «просветления» апертуры. Он включал замену металлических штанг на диэлектрические (целиком или частично), изменение трассы прокладки фидера, придание определенной конфигурации кромкам зеркала [37].

Проведено уточнение понятия фазового центра для реальных апертурных антенн, который трансформируется в фазовую область, являющуюся функцией пространственного сектора сканирования.

Предложен принцип симметрирования и линеаризации фазового фронта на эквивалентном раскрыве ОНА,который нашел широкое применение при проектировании бортовых PJIC и РЛГС зенитно-ракетных комплексов, бортовых ОНА КА.

Исследована зависимость между пространственной ориентацией осей поляризационного эллипса и параметрами ДН ОНА; обнаружена определенная корреляция между направлением осей эллипса и шириной ДН по этим направлениям.

При разработке и эксплуатации ЗА возникает ряд специфических проблем, решение которых требует новых подходов к оптимальному проектированию и испытаниям ЗА АКС на Земле и в процессе полета. Разработано понятие степеней свободы, органически присущих конструкциям антенн АКС, оптимальное сочетание и использование которых позволяет создавать системы с максимально возможным КУ, отнесенным к объему, занятому ими в пределах полезного объема КА при минимальной массе конструкции. Указанное можно классифицировать, как показатель качества ОНА АКС.

При разработке зеркальных антенн недостаточно выбрать схему ее построения, оптимальное распределение поля по раскрыву. Необходимо предусмотреть все факторы технологического и эксплуатационного характера, которые могут повлиять на качество и выходные характеристики ЗА, в особенности, если речь идет о раскрываемых конструкциях. Тогда целесообразно применять ЗА с простой формой, например, конические или сферические.

Принцип оптимизации ОНА применен в разработках АКС НПО им. С.А.Лавочкина. В основу его положены известные методы численного синтеза и анализа, дополненные исследованиями, токонесущей поверхности АКС и степеней свободы, заложенных в конструкции собственно антенны: модификация и профилирование поверхности зеркал, оптимизации облучающей системы и крепежных штанг, выбор оптимальной прокладки волноводных и кабельных трасс, применение дополнительных отражателей, поглотителей и протяженных реактивных элементов, позволяющих сформировать требуемое поле излучения.

Реализация устойчивости и надежности системы передачи специнфорции с борта КА обеспечивается определенной формой ДН ОНА и необходимым уровнем КУ в направлении на пункт связи. Поэтому оптимизация линий связи подобных систем решается в комплексе с учетом дрейфов характеристик всех бортовых систем, включая антенны, способных оказать влияние на параметры линии связи и устойчивость ее работы.

Разработаны алгоритмы функциональных зависимостей информативности линии связи "АКС-Земля" от габаритно-массовых показателей ОНА, системы ориентации, тепломассообмена и энергоснабжения борта КА. На этой основе выработаны практические рекомендации по выбору оптимальных требований к точности ориентации и предельно допустимому уровню КУ ОНА, обеспечивающим надежность функционирования линии связи в выбранных пространственных секторах связи.

По результатам статистической обработки данных, полученных для различных конструкций ОНА зеркального типа (зонтичных, секционированных разборных, складных) разработан метод расчета выходных характеристик ЗА путем интегрирования полей, создаваемых отдельными частями (секциями). Общая ДН в этом случае рассматривается как результат суммирования полей от отдельных парциальных частей ЗА, спроецированных на эквивалентный раскрыв с учетом возможного перекрытия при сканировании, пространственного разноса отдельных частей ЗА. Разработаны алгоритмы, позволяющие проводить анализ практических структур ЗА с учетом влияния корпуса носителя, производственных и эксплуатационных допусков на установку и взаимное расположение отдельных частей ЗА, а также с учетом дрейфа параметров отдельных частей в условиях воздействия реальной среды.

Разработаны применительно к ОНА АКС методы автономно адаптивной пространственной селекции, позволившие создать ряд эффективно действующих в условиях реального космоса антенн для ИСЗ специального назначения: 5В95, 71X6, 11Ф664, 14Ф12.

Развитая теория антенных систем КА, основанная на электродинамическом моделировании апертур с частичным затенением, метод синтеза ДН зеркальных антенн с учетом искажений АФР путем симметрирования фазового фронта и линеаризации фазовых распределений на эквивалентном раскрыве способствовали построению наиболее перспективных типов и конструкций ОНА, отвечающих техническому назначению КА. На рис. 1 показана зеркальная антенна с поглощающей насадкой, предназначенная для обеспечения условий связи ЗА в космическом пространстве, где 1 -радиопоглощающий элемент, 2 - металлизированная наружная оболочка, 3 -узел крепления, 4 - радиопрозрачная оболочка, 5 - параболический рефлектор, 6 - носитель, 7 - устройство подачи воздуха, 8 - траверса. rjjfer

------ .—. «чм-иуДч.

Рис.1. Зеркальная антенна с поглощающей насадкой

2.3. Слабонаправленные антенны. Слабонаправленные антенные системы (СНА) занимают важное место в бортовых радиокомплексах АКС. Тип СНА и ее характеристики определяются назначением КА, его геометрией, особенностями компоновки, баллистическими особенностями траектории полета и др.факторами. Как правило, СНА представлены различного рода комбинациями проволочных излучателей с фрагментами корпуса КА, влияющими на токораспределение [15, 19, 44].

Слабонаправленные антенны обслуживают системы аварийной связи, телеметрические и командные радиолинии, работающие в основном в ДМ и М диапазонах волн, где размеры отдельных определяющих частей носителя сравнимы с длинами волн и эффективно возбуждаются, создавая ощутимый вторичный фон электромагнитного излучения, в заметной степени влияющий на поле излучения собственно антенны. В связи с этим, в качестве излучающей системы в данном случае необходимо рассматривать систему "антенна-корпус АКС". Для повышения эффективности такой системы автором разработаны методы конструкционного анализа и синтеза СНА с учетом вторичного фона от подстилающей поверхности [5, 6, 12, 15, 19, 22 и др.].

Задача возбуждения системы "СНА-корпус АКС" является в общем случае многопараметрической, решение которой наиболее эффективно может быть осуществлено с помощью методов ИУ, хорошо развитых применительно к телам вращения и дающим возможность не только вычислить ДН, но и произвести конструкционный синтез с оптимизацией характеристик СНА с учетом электродинамических свойств корпуса АКС. Для этого реальная поверхность аппроксимируется совокупностью более простых поверхностей, для которых известны решения дифракционных задач. Метод решения определяется электрическими размерами активной зоны поверхности АКС.

Поля излучения СНА являются результатом суперпозиции полей собственно излучателей и полей наведенных на корпусе КА вторичных токов. При решении дифракционных задач этого класса рассматриваются три характерные области:

1. высокочастотная область

2. низкочастотная область

3. резонансная область 0,1 < l/x < 10, где L - характерный размер рассеивателя, X - длина волны.

В низкочастотной области рассеиватели представляют собой электрически короткие излучатели, сильно расстроенные относительно рабочей длины волны. Интенсивность токов, наведенных на них, мала и переизлученное ими поле незначительно.

Для резонансной области характерно то, что для рассеивателей произвольной формы рассчитать характеристики СНА в аналитическом виде практически не удается,поэтому наряду с совершенствованием аналитических методов расчета широко применяются методы интегральных и интегродифференциальных уравнений.

Суть их состоит в том, что в результате действия сторонних источников, на поверхности рассеивателя (тела носителя) устанавливается некоторое неизвестное распределение поверхностной плотности токов. Поле этих токов во внешнем пространстве можно определить интегрированием по всей поверхности рассеивателя.Таким образом, искомая плотность поверхностных токов оказывается под знаком интеграла. Если учесть граничные условия на поверхности рассеивателя, то получится ИУ относительно неизвестной плотности поверхностных токов.

Формулировка задачи сводится к следующему. Для любого объема в соответствии с принципом эквивалентности могут быть получены истокообразные представления Е и Н:

Е{р) = 1 /2л- f \ - jo)jU j(q) у/ + - J— grad div[](q) у/] - rot[]m (q) у/} I da,

J l jcos J

H{p) = 1 / In f \ - j cos ]m (q) у - - J— grad div []m (q) y/} + rot[j (q) у/] I dcr, i I JW J где ]{q) = [н x n] - плотность эквивалентного электрического тока; ]т (q) = \nxE] - плотность эквивалентного магнитного тока; р, q - точки наблюдения и истока; у/ - Функция Грина.

Граничные условия на проводящей поверхности:

П X Е' где Е" и Н" полное поле на поверхности, - поверхностная плотность электрического тока, п - внешняя нормаль к поверхности. Из уравнений (1) и (2) получаем:

J\к2ум(р) *j(q)-ri{p)[j{q) grad']grad y/\ da=^^-[n(p)x E(p)]> 0)

I4 jZ j(p) + Jln(p) x[7 grad И^сг = 2 [n{p) X #(/?)]* (4) где grao" означает дифференцирование по координатам источника q,

Е(р), Н(р) - поле стороннего источника, Г - некоторая вспомогательная поверхность.

Уравнения (3) и (4) представляют собой ИУ электрического и магнитного поля, соответственно. Они наиболее часто применяются для моделирования идеально проводящих объектов, поскольку они описывают реально существующие на объекте электрические токи и имеют ясный физический смысл. Уравнение (3) имеет особенность при сближении точек наблюдения и интегрирования. Для обеспечения сходимости интеграла вводится поверхность I', лежащая внутри При этом точки наблюдения и интегрирования не могут совпасть и подынтегральное выражение остается всюду конечным.

На поверхности тела вводится ортогональная поверхностная система координат. На рис.2 показаны тройки орт в точках наблюдения (р), интегрирования (q). Для точки q координаты и орты помечены штрихами. Проекции орт обозначаем через скалярное произведение, например, е е ' = cos (е е ')

WW W W

Рис.2. К выбору системы координат

Поверхностная плотность тока при этом имеет лишь 2 составляющие: = / ё +j ё WW V V где - у , jv проекции вектора j(cf) на соответствующие направления.

Уравнение (3) достаточно хорошо исследовано применительно к тонкопроволочным объектам. В этом случае оно сводится к одномерному ИУ, называемому уравнением Поклингтона.

Установлено, что для проводников с поперечными размерами (0,01 . 0,03) А. поперечная составляющая тока на 2.4 порядка меньше продольной и ей можно пренебречь. Считая, что плотность тока равномерно распределена по окружности поперечного сечения проводника, для полного тока вдоль оси проводника с радиусом получим

1(1) = 2m0j) (Т)ё

Проблема обеспечения низкосилуэтности антенн АКС стоит достаточно остро, несмотря на отсутствие аэродинамического сопротивления. Это связано с необходимостью обеспечения "полей зрения" оптических и оптоэлектронных средств, и минимально возможного затенения рабочих поверхностей панелей солнечных батарей при эволюциях КА относительно направления на Солнце.

Таким образом решается задача обеспечения функциональной и конструктивной совместимости активных бортовых средств, включая антенные системы [4, 15].

Комбинации излучателей, определенным образом распределенных по поверхности КА, при соответствующем подборе их взаимной фазировки, позволяет получить необходимые результирующие ДН.

Синтез ДН требуемой формы осуществляется либо заданием необходимого токораспределения на токонесущей поверхности, либо выбором формы этой поверхности, обеспечивающей формирование требуемого распределения поля излучения в дальней зоне.

Практически регулировка и синтез суммарной ДН осуществляется с помощью реактивных дисков, стаканов и др. конструктивных элементов, устанавливаемых в активной зоне действия излучателей и влияющих на токораспределение, определяющее суммарную ДН системы «излучатель-корпус АКС».

Реактивные диски использованы в вибраторной антенне станции "Луна-10". Из-за эффективного резонансного возбуждения корпуса КА (особенно в метровом диапазоне волн) и малых физических размеров излучателей собственно антенны зачастую работают как возбуждающие устройства, не внося фактически заметного вклада в формирование поля излучения системы "антенна - корпус АКС". Влияние корпуса сказывается для линейных вибраторов в том, что суммарная ДН получается весьма изрезанной. Снижения уровня изрезанности удается добиться путем изгибов вибраторов в плоскости, где требуется снизить уровень изрезанности. Решение задачи конструкционного синтеза в подобных случаях эффективно осуществлялось с применением ГТД и метода моментов. Поверхность КА моделируется системой соприкасающихся пластин конечных размеров, а результирующее поле получается как сумма прямого поля, соответствующего случаю излучателя в свободном пространстве и вторичных полей за счет наведенных токов, отраженных и дифрагированных на теле КА волн. С помощью этих методов эффективно проводится решение задач конструкционного синтеза для реальных поверхностей КА. Так пример ДН линейного вибратора, установленного на кромке солнечной панели К А "Астрон", благодаря оптимальному выбору места установки вибратора обеспечивает хорошую равномерность ДН и поляризацию, близкую к круговой [51].

Форма результирующей ДН и поляризационная характеристика определяются конфигурацией фрагмента поверхности КА, ответственного за формирование поля излучения (активная зона возбуждения поверхности КА) и характером возбуждения (форма количество,размещение и взаимная фазировка возбудителей). Понятие "активная зона", введенное автором в процессе выполнения работы оказалось весьма удобным и эффективным при разработке алгоритмов для расчета результирующего поля излучения и решения задачи конструкционного синтеза для малонаправленных ДН, формируемых телами сложной формы. Практически это было реализовано на сериях аппаратов типа "Луна", "Прогноз", "Венера", "Марс", "Астрон" и ИСЗ специального назначения.

Для перекрытия участков ДН с трудно компенсируемыми провалами был применен метод возбуждения активной зоны на ортогональных поляризациях, а также метод исключения влияния поверхности КА в пределах, очерченных активной зоной, т.е. максимальной развязки антенн от влияния корпуса КА. Разработана целая серия развязывающих элементов для установки их непосредственно на излучателях, либо в непосредственной близости от них обеспечивая ДН малонаправленных систем с неравномерностью в заданной области не хуже 0,5 дБ.

По соображениям обеспечения высокого коэффициента упаковкии малых потерь в тракте целесообразно максимальным образом снижать количество элементов, содержащихся в конкретной антенной системе АКС. Одним из путей решения этой задачи является создание широконаправленных излучателей с поляризацией, близкой к круговой. Практически такими структурами явились модифицированные проволочные штыревые и спиральные антенны, а также рупорно - волноводные излучатели, использующие волны высших типов и др.

Применение электрически малых вибраторов на АКС часто оказывается неэффективным из-за малого сопротивления излучения и низкого КПД. Повышение КПД удается получить путем прямого или косвенного удлинения токонесущей части вибраторов, например, с помощью сосредоточенных или распределенных реактнвностей, а также соответствующим выбором профиля токонесущей поверхности аппарата вблизи вибратора. С помощью теории характеристических мод можно достаточно точно определить распределение поверхностных токов на токонесущей поверхности системы "корпус АКС -вибратор", а затем определить результирующее поле излучения в виде векторной суммы парциальных полей, создаваемых резонансными токами на элементах излучающей системы. Напряженность поля в дальней зоне при этом может быть выражена в виде интеграла по объему, занятому этими токами.

Хорошее приближение дает использование метода ГТД и его модификаций, когда поле находится в виде суммы первичных полей вибраторов, полей дифрагированных на поверхности носителя, примыкающей к вибратору и рассеянных за счет отражений от собственно вибратора и поверхности носителя. Для определения точек отражений можно с успехом воспользоваться методом ГО.

Путем анализа, проведенного по подобной схеме можно определить области наиболее эффективного размещения вибраторов. Окончательно синтез ДН производится на полномасштабных макетах, где выбором формы вибраторов и подстилающей поверхности корпуса АКС достигается необходимая модуляция АФР на эквивалентном пространственном раскрыве излучающей системы "вибратор-носитель". Использование методики импульсно-временного зондирования поверхности АКС позволяет существенно облегчить практический конструкционный синтез.

Возбуждение резонирующих фрагментов поверхности АКС представляет особый интерес в плане разработки СНА с малыми электрическими размерами для малоразмерных объектов (автоматические зонды,спускаемые и возвращаемые аппараты, пенетрометрические устройства). Изменением формы линейных вибраторов антенной системы аэростатной венерианской станции, разработанной по совместному советско французскому проекту, удалось эффективно управлять формой ДН, положением ее нулей.

Проведены расчеты характеристик СНА типа эквиугольных конических спиралей (ЭКСА) и штыревых антенн (ША) с учетом влияния корпуса КА, который моделировался сетчатой поверхностью. Такое моделирование выполнено для ДН и поляризационных диаграмм (ПД) для ЭКСА, расположенной на корпусе разгонного блока "Фрегат" и для ША, расмещенной на плоской солнечной панели и над цилиндрической частью корпуса КА.

В случае необходимости при больших относительных размерах АКС использовалось решение ИУ совместно с методом конечных разностей во временной области, для чего были привлечены коллективы из ряда научных организаций.

Непосредственное использование конечно-разностного алгоритма приводит к определению распределения электромагнитного поля в ближней зоне. Поле в дальней зоне рассчитывается с помощью метода эквивалентных источников, для чего в пределах пространственной сетки выбирается замкнутая поверхность, охватывающая систему "антенна - КА". По найденным значениям магнитных и электрических токов определяется поле в дальней зоне.

Так же, как и при использовании метода ИУ максимальные характеристические размеры исследуемой системы ограничены объемом памяти ЭВМ и необходимой точностью. По описанному методу были разработаны программы и проведены расчеты ДН и ПД. По этим программам выполнены расчеты ДН ША КА "Фрегат". Сравнение результатов, полученных методами ИУ и конечных разностей дает право пользоваться упрощенными решениями. Совпадение результатов, рассчитанных по методу ИУ и TD-FD, вполне удовлетворительное.

Разработанный метод конструкционного синтеза СНА позволяет решать две полярные задачи: получение из ограниченного полезного объема равномерного излучения в максимально возможном секторе пространственных углов с заданным уровнем КУ, либо получение из ограниченного объема максимально возможного КУ в заданном ограниченном пространственном секторе углов при резком спадании фона излучения за пределами этого сектора.

Результатом этой работы явилось создание промышленной серии АФС КА, обеспечивающих заданные характеристики при минимизации массо-габаритных показателей, энергетических затрат и ресурсов борта АКС.

2.4. Конструкционный синтез модифицированных спиральных излучателей.

Широкополосность, возможность управления формой ДН и поляризацией, малая масса и простота конструкций спиральных антенн позволили широко использовать их в АКС и других КА в системах связи. Различного рода факторы (технологические и эксплуатационые допуска, влияние среды и тела носителя и др.) позволяют рассматривать спиральную антенну в составе КА как распределенную комплексную нагруженную систему, характеризующуюся наличием парциальных отраженных волн, формирующих совместно с прямой волной общее поле излучения антенны в целом. Многолетний опыт работы со спиральными антеннами (структурами), устанавливаемыми на борту КА показал настоятельную необходимость проведения технических и экспериментальных разработок по созданию так называемых модифицированных спиральных структур, позволяющих удовлетворить заданные требования по поляризции и направленности. При разработке было необходимо учесть «активное» участие поверхности носителя,элементов конструкции и размещение элементов возбуждения спиралей.

В работе были развиты теория анализа и синтеза модифицированных спиральных структур. Модификация состояла из использования импедансных проводников, установки соосных диодов, изменения токонесущих ветвей спирали, изменением формы спирали и отражателя, выбором точек возбуждения и их коммутации для управления характеристиками направленности. Для разработки нового поколения модифицированных спиралей возникла необходмость конструкционного синтеза спиральных антенн, в котором учитывались бы выше отмеченные обстоятельства. Была сформулирована задача синтеза в виде системы 2-х ИУ: одно из них устанавливает связь поля излучающей системы и распределения тока в составляющих ее криволинейных проводниках и подложке корпуса АКС , а другое -связь между возбуждающим первичным полем фидера и током на антенне [32- 34, 38, 48, 49]

Е(0,у/) = \l(t) fi(0,(pj) dt,

El = \K{ss<)Isds.

В качестве 2-го ИУ может быть использовано уравнение Поклингтона. Для определения комплексных амплитуд напряжений, возбуждающих антенну сторонних генераторов, кроме приведенных 2-х уравнений необходимо определить зависимость поля в ближней зоне от координат и приложенного напряжения для конкретных типов возбудителей, например, для открытого конца коаксиального волновода.

Каждый из возбудителей создает собственное распределение касательной составляющей возбуждающего поля Ecx(t) комплексного тока I(t) в излучающих проводниках антенны, которое в свою очередь порождает соответствующее ему поле излучения в дальней зоне.

Общее поле антенны, создаваемое одновременно N возбудителями, имеет вид: 0,0= wEtftf) рез .=l где а - комплексные весовые коэффициенты, характеризующие соотношение амплитуд и фаз возбуждающих генераторов.

Задача синтеза сводится к минимизации функционала вида:

2 л л 1 1 О О

Етреб(°><Р) ~

ЕрЪгзЫ)

J рЪез шах sin" в d6 dcp путем отыскания вектора комплексных коэффициентов a (ab.aN), при котором синтезируемая ДН была бы наиболее близка к желаемой. Установлено, что поляризационная характеристика может при этом ухудшиться. Поэтому функционал должен определять условия приближения к требуемой форме ДН и с учетом поляризационной характеристики.

Разработанный алгоритм был проверен для случаев линейного вибратора и многозаходной спирали. Синтезировалась форма этих излучателей по заданным ДН и поляризационной характеристике. Приближения к синтезируемым диаграммам оказываются лучшими при увеличении длин вибраторов и количества возбудителей, поскольку при этом увеличивается вес высших гармоник распределений токов, имеющих большую скорость изменения поля излучения в зависимости от угла наблюдения.

В конструкционном синтезе практическая реализация необходимого токораспределения достигается подбором первичных возбудителей системы, либо выбором конфигурации системы "антенна-носитель". Синтез упрощается путем разбивки вычисления на отдельные этапы, на каждом из которых фиксируются определенные группы параметров и решается упрощенная задача синтеза по оставшимся переменным параметрам. Итерационная методика решения общей задачи синтеза сложной системы "антенна-носитель" сводится к решению последовательности частных задач для проволочных структур произвольной геометрии [10, 13].

При разработке сложных АС АКС не всегда заранее удается точно учесть все возможные технологические погрешности и особенности их структуры. Разработанный системный подход, основанный на методе пошаговых уточнений формализованного ТЗ, позволяет выявить критичные параметры системы, устранить противоречия между ними и получить математическую модель проектируемой системы, адекватную ТЗ. Модификация традиционных спиральных структур в конечном итоге выражается в адаптации их к условиям размещения и эксплуатации на реальных носителях путем комплексирования, совмещения элементов конструкций и изменения геометрии собственно излучателей.

В ряде случаев целесообразно использовать спиральные структуры с регулируемой формой ДН, например, возбуждением их в нескольких точках.

Анализ такой структуры был проведен в совместных работах НПО им.С.А.Лавочкина и группы специалистов в области радиофизики [13].

В рамках сформулрованной задачи синтеза при возбуждении спирали в нескольких точках рассмотрение сводится к решению матричной системы интегральных уравнений. Зная распределение продольной компоненты тока и связь между током и полем излучения, может быть найдено полное поле спирали двойным суммированием полей отдельных гармоник тока и гармоник от разных источников возбуждения.

Исследования в части миниатюризации спиральных структур показали, что простое уменьшение габаритов нецелесообразно, т.к. прямо приводит к изменению сопротивления излучения, входного сопротивления, электрической прочности и др. Снижения габаритов можно добиться путем использования имеющихся или привнесенных элементов конструкции АКС, дополняющих ,например, укороченную спираль до полной электродинамической модели, соответствующей традиционным полномасштабным спиралям с их характеристиками. Общая локальная модель представляет собой токовый линейный элемент, сравнимый с длиной волны, расположенный вблизи проводящего экрана (корпуса АКС) определенной формы. Конфигурация и размеры токового элемента и экрана подбираются такими, чтобы АФР на эквивалентном раскрыв обеспечивало заданное поле в дальней зоне. Практически это осуществляется, например, путем гальванических контактов между возбуждающим токовым элементом (ветвь спирали) и поверхностью отражателя, направителя , возбуждением регулярной спиральной структуры в нескольких точках, либо введением в активную зону спиральной структуры магнито - диэлектрических вставок.

Размеры спиральных излучателей могут быть уменьшены путем увеличения количества токонесущих ветвей (активных и пассивных) применением импедансных проводников с модулированной структурой.

Наряду с уменьшением габаритов, это также позволяет управлять формой ДН и расширять границы рабочего диапазона. Решена задача о нахождении токораспределения и поля излучения спирали, нагруженной системой соосных дисков, обеспечивающих повышение направленности ДН. Взаимодействие элементов проводника спирали между собой , элементов спирали с элементами стержня, элементов спирали и экрана учитывалось модификацией ядра интегрального уравнения.

Подобная модель применена при разработке ОНА спирально-дискового типа для Лунохода, где впервые использовался разаботанный автором метод повышения эффективности излучения спиральной структуры путем ее возбуждения в нескольких разнесенных точках.

Конические спиральные антенны удобно рассматривать, взяв за основу принцип локальной эквивалентности. Он основан на том, что отдельные участки спиральной структуры аппроксимируются цилиндрическими спиралями с диаметром цилиндра, равным среднему диаметру участка.

Интенсивность излучения волн типа Тп определяется при этом способом их возбуждения в данной структуре. При возбуждении конической спиральной структуры с вершины конуса, наиболее активной областью излучения является область, создающая осевое излучение в направлении, обратном направлению возбуждения. При возбуждении ее со стороны основания конуса возбуждаются волны более высоких порядков с ДН лепестковой формы.

Исследования показали, что ограничение "активной зоны" конических спиралей сверху и снизу приводит к сильной модуляции формы ДН, что в ряде практических случаев может оказаться полезным. Заметное влияние на форму ДН оказывает конусность и угол намотки спирали. Для меньших углов намотки граница "активной зоны" расположена дальше от вершины спирали, при увеличении их эта граница смещается к вершине, при этом допустимый диаметр нижнего основания уменьшается, что приводит к уширению основного лепестка ДН для режима осевого излучения и отклонению максимума ДН к основанию антенны.

Используя степени свободы, заложенные в структурах спиралей, можно эффективно управлять формой ДН и другими характеристиками излучения. Так, применение импедансного провода в качестве токоносителя структуры, а также диэлектрических насадок, закрывающих часть поверхности спирали, возбуждением спирали в нескольких точках удалось достичь эффективного увеличения "активной зоны" структуры и таким образом повысить эффективный коэффициент использования поверхности спиральных структур. Результаты этих исследований показали, что активную зону спирали практически удается расширить для заданного типа поверхностной волны на всю поверхность антенны, сведя к минимуму искажения за счет возбуждения волн нежелательных типов [17].

Проведен большой объем исследований различных схем возбуждения спиралей (аксиального, периферийного) с согласующими трансформаторами, влияющими на ДН.

Разработан ряд практических рекомендаций по симметрированию картины токораспределения в районе узла возбуждения, что обеспечивает необходимую развязку, исключающую искажение формы ДН.

Из разработанных способов модификации спиральных антенн можно выделить следующие: модуляция геометрических параметров спирали; введение в структуру дополнительных конструкционных элементов;

- комбинирование нескольких излучателей в одной конструкции;

- применение отражающих и экранирующих структур. Результирующие характеристики излучения модифицированных спиральных структур образуются за счет 2-х парциальных составляющих :

- характеристики собственно спиралей в свободном пространстве и

- добавки, приобретенной за счет реакции и взаимной связи спирали с элементами носителя.

Выбирая геометрию «активной части» носителя и способ размещения на нем собственно антенны, можно добиться существенного перераспределения излучения в пространстве [15].

Интересная конструкция получена в результате сочетания цилиндрической спирали с проводящим цилиндром внутри. Получены аналитические выражения для поля излучения такой системы [25, 29]. Доказана возможность увеличения излучательных способностей такой структуры более, чем в 2 раза по сравнению с традиционной спиралью тех же размеров и конфигурации. Впервые такая структура была практически применена на АКС "Луна-22". Вследствие эффекта увеличения КНД, подобного эффекта ограниченной сверхнаправленности, велось неоднократное проектирование конструкций, совмещающих в себе функции спиральных антенн и других элементов АКС, например, контейнеров для парашютных систем (спускаемые аппараты АКС "Венера", "Вега", "Фобос" и др.).

При изменении частоты режим излучения таких структур может меняться от обратного осевого до бокового. Расширение ДН в угломестной плоскости может быть достигнуто для этих структур введением дополнительной намотки, нормально расположенной к основной при сдвиге фаз между ними 90°. Параллельно были проведены исследования меандровых структур, обеспечивающих линейный закон дисперсиии [18].

Разработаны рекомендации проектирования спиральных антенн различной геометрии с применением пассивных ветвей, коммутации точек возбуждения, изменения формы отражателя и параметров импедансных ветвей спирали.

Многолетний опыт работы и разработанные методы анализа и синтеза модифицированных спиральных антенн позволили расширить возможности получения заданных характеристик и, соответственно, область их применения, установить предельные значения реализуемых КУ с учетом ширины зоны обзора и достижимых уровней боковых лепестков.

2.5. Антенные системы спускаемых космических аппаратов. К спускаемым аппаратам (СА) относятся автоматические зонды, сбрасываемые на поверхность планет и плавающие в их атмосферах, посадочные аппараты, в том числе и самоходные, возвращаемые на поверхность Земли капсулы и аппараты. В силу определенной специфики антенные системы СА выделяются в отдельную группу [8, 44, 48].

Для указанных СА проведены комплексные исследования отражений от поверхностей планет, влияние тела СА, траектории спуска и отклонения её от расчетной, учет коронообразования в атмосферах планет. Учет указанных факторов для каждого типа АКС дал возможность определить характеристики направленности антенн СА.

Такой подход к проектированию СА позволил одновременно оптимальным образом решить несколько, на превый взгляд казалось бы не связанных между собой задач: обеспечение аэродинамического качества, максимальную развязку средств с перекрывающимися полями зрения, ресурс бортовых средств в целом, оптимизацию излучения АС в заданных секторах пространства и др.

Благодаря использованию СА осуществлены зондирования некоторых планет Солнечной системы, исследован грунт Луны и Венеры, проведены другие уникальные исследования. Спускаемые аппараты с Землей могут быть связаны как непосредственно, так и через промежуточные ретрансляторы, например через орбитальные или пролетные станции, с которых сбрасывают СА в атмосферу и на поверхность планеты. Для передачи необходимого объема информации по автономной линии СА-ОА (орбитальный аппарат) требуется выполнение условия связи

КУСЛКУ0А = k/R2, где КУСа; КУ0а - коэффициент усиления антенн СА и OA, соответственно; R - расстояние между центрами масс С А и OA, км; к — коэффициент, определяющий потенциал линии связи, зависящий от мощности бортовых передатчиков и чувствительности приемников СА и OA, а также от требуемой скорости передачи информации по линии СА-ОА (для аппаратов типа «Венера» /с=(1,2.7,0)10"3).

Диаграммы направленности антенн СА и OA построены таким образом, чтобы при возможных взаимных положениях осей СА и OA на участке спуска и после посадки СА выполнялось отмеченное выше условие. Основополагающим при синтезе ДН СА типа Венера, Луна, Марс являлось требование к потенциалу линии связи.

Рис.3. Коэффициент отражения от поверхности Венеры

Влияние поверхности планет на условия связи с OA показано на рис.3, где приведены зависимости коэффициента отражения Г от поверхности Венеры от углов ф и 0, характеризующих направления на OA и С А из центра планеты. Кривая 2 показывает, что для круговой поляризации поля при Ф = 90" коэффициент отражения равен нулю за счет рассогласования поляризации отраженного сигнала с поляризацией приемной антенны. Для ф=12° коэффициент отражения максимальный и при ф=7,5° за счет дифракции снижается до нуля. Для вертикальной поляризации сигнала коэффициент отражения (кривая 3) достигает максимума при ф=90° и равен нулю при ф=24°, который соответствует углу Брюстера (при диэлектрической проницаемости поверхности Венеры 8=5,1). Кривая 1 соответствует случаю горизонтальной поляризации. Данные, приведенные на рис.3, хорошо согласуются с результатами исследований, проведенных с СА АКС «Венера».

Рис.4. Антенны спускаемого аппарата «Венера»

Конструкция СА и их антенн предусматривает компенсацию возможных отклонений от штатных положений: применение выдвижных антенн («Венера-4»), дублирование антенн («Венера-8»), сочетание конструктивных функций элементов корпуса С А и излучающих элементов антенны («Луна-9; Луна-13», «Марс», «Венера-14»). На рис.4 -ьб приведены конструкции СА и их АФС.

Среди антенн СА особое место занимает разработка АФС так называемых возвращаемых на Землю аппаратов (ВА), которая сопряжена с необходимостью преодоления высокотемпературных и аэродинамических перегрузок [5].

Сложнейшими по конструкции СА являются самоходные инопланетные транспорты, пока что представленные только двумя советскими "Луноходами". На рис.7 показан внешний вид "Лунохода-2" с антеннами.

Рис.5. Штыревые антенны спускаемого аппарата «Луна»

Рис.6. Складная антенна бегущей волны аппарата « Луноход» Важным вопросом при построении антенной системы СА является выбор частотного диапазона, обеспечивающего надежную связь с СА. Особенно это относится к СА, работающим в атмосферах, насыщенных ионизированными и другими компонентами, заметно ослабляющими мощность полезного сигнала.

Это относится, например, к СА, работающим в атмосферах Юпитера и Сатурна. Проведенные исследовании показывают, что практически для любых погружений в атмосферу Юпитера и Сатурна оптимальными длинами волн будут: для линии ОА-СА (Юпитера) 30.40 см, для линии СА-ОА (Юпитера) -20 см и СА-ОА (Сатурна) - 50. .75 см.

Рис.7. Общий вид аппарата «Луноход» с антенными системами

На современном этапе развития технологии средств связи с поверхности удаленных от Земли небесных тел возможна сравнительно малоинформативная непосредственная передача, поскольку создание высоконаправленных АС, способных передавать большой поток информации с СА практически затруднено. CxeMa''CA-ПА1 -Земля" наиболее приемлема, хотя ее реализация связана также с массой трудностей. Траектория полета С А на участке спуска, взаимные углы связи СА-ОА-Земля определяются организацией процесса входа СА в атмосферу планеты (начальным углом входа,импульсом торможения и

1 ПА - пролетный аппарат увода пролетного аппарата и др.).Длительность связи на участке спуска и после посадки определяются всеми этими моментами. В реальных ситуациях имеют место отклонения от номинальных значений баллистических параметров.

Существенное значение имеют колебания СА на спуске и отклонение оси СА от местной вертикали после посадки. Поскольку эти параметры носят случайный характер, либо подчиняются определенным законам распределения, то решение задачи обеспечения максимальной длительности сеансов связи является достаточно сложным. Для прогнозирования сеансов связи (Венера-11 и далее) автором был использован метод статистического моделирования баллистического профиля спуска, по результатам которого определяется длительность сеансов связи по автономной линии СА-ОА или СА-ПА. Разработана программа обеспечения связи, предусматривающая оптимизацию всех параметров, входящих в уравнение связи.

Серьезной проблемой при построении АС СА является обеспечение линии связи в условиях, критичных с точки зрения возможности коронообразования на участках спуска в плотные слои атмосферы с большими перепадами давления, а также на поверхности в условиях пылевых бурь и др., что характерно для венерианских и марсианских СА.

В НПО им.С.А.Лавочкина создан ряд специальных радиопрозрачных вакуумных камер, позволяющих имитировать условия работы СА, что дало возможность обнаружить ряд важных эффектов, использованных в дальнейшем при проектировании АС СА.

Выявлены области коронообразования для штыревых антенн и перемещение этой области вдоль вибратора.

Геометрия плазменного облака, его локализация оказывают влияние на электродинамический профиль эквивалентной излучающей системы «антенна-корпус СА». Изучение физики этих процессов позволило оптимальным образом выбрать рабочий диапазон частот для связи с СА.

В соответствии с этим была разработана антенная система аэростатного зонда по совместному, советско-французскому проекту.

2.6. Измерительные комплексы и методы испытаний антенных систем КА с прогнозированием их характеристик в условиях космоса.

Для разработки нового поколения антенных систем, устанавливаемых на борту АКС, СА и ВА необходимо проведение комплекса испытаний характеристик антенн, обеспечивающих их безотказную работу в условиях космоса. Эти испытания должны проводиться как для отдельных узлов, модулей, фрагментов АФС, так и на уровне всей системы АКС. Подобные испытания проводились как на моделях, так и на полномасштабных объектах с учетом динамических процессов, плазмообразования, коронообразования и других явлений, возникающих в реальных условиях.

Зачастую заключительным этапом испытаний являлись натурные испытания, подтверждающие все стороны разработки: теорию, технологию и конструкцию.

На первоначальных этапах экспериментальных работ измерение характеристик направленности антенн проводилось на фрагментах АКС, учитывающих «активную зону» с целью уменьшения временных и стоимостных затрат.

Максимальное приближение условий испытаний к натурным потребовало создания специальных испытательных стендов развития методов измерения характеристик.

Экспериментальная отработка синтезируемых характеристик в наземных условиях проводилась выбором места установки антенны на корпусе, активной зоны формирования, материала.

При отработке АС АКС на испытательных стендах важным является исключение влияния возникающих дополнительных локальных отражений [30].

Развит частотно селективный метод измерения характеристик антенн, позволяющий выявить фазовые центры измеряемых активных зон и локальных переотражений.

Для обеспечения максимальной достоверности характеристик разрабатываемых АС и их аттестации потребовался большой объем измерений и испытаний. Разработаны ряд стендов и методик испытаний бортовой аппаратуры АКС [30, 45, 46].

Антенный полигон (площадка №14 под г.Волоколамском Московской области), расположенный на площади 5,0 гектаров, содержит стенд-манипулятор СУ-36, позволяющий исследовать пространственные ДН слабонаправленных антенных систем в составе полномасштабного АКС. Имеется несколько пространственных измерительных линий для исследования ДН остронаправленных систем, в том числе и по внеземным источникам излучения [47].

В НПО им. С.А.Лавочкина создан комплекс безэховых камер. Большая камера (БЭК-1) размером 30x30x60 метров имеет в своем составе стенд-манипулятор для исследования характеристик антенн в составе АКС, а также для проведения измерений ЭМС бортовых систем. Кроме того, в БЭК-1 имеется пространственная линия для исследований остронаправленных антенн. Две малые камеры размерами 7x7x18 и 7x7x24 метра оборудованы стендами для исследований отдельных излучателей, СВЧ трактов и проведения испытаний в вакуумных камерах, связанных с оценкой коронообразования на антеннах.

Разработаны методы измерения паразитных отражений от измерительного оборудования и окружающих предметов с использованием дискретных частот в широкой полосе и методы временно-импульсных измерений.

Антенные системы, работающие в условиях космической среды и солнечной радиации, проверялись в специально разработанных камерах, одновременно имитирующих вакуум, солнечную радиацию и газовый состав среды.

Подобные стенды позволили создать конструкции антенн для запуска АКС СО спускаемыми аппаратами в атмосферу и на поверхность Марса, Венеры.

Для измерения характеристик антенн АКС с учетом вакуума, коронообразования, солнечной радиации и нагрева созданы специальные измерительные установки (Волоколамский р-он, Кацивели в Крыму, АН Узбекистана) [42, 56, 57, 82].

Показатель надежности АФС - вероятность безотказной работы за время активного существования станции.

Для установления надежности разработанных элементов АФС предложено после цикла наземных испытаний проводить свой первый полет на АКС в качестве дублирующего элемента.

В рамках конверсионных программ использован опыт создания измерительных комплексов для построения наземных станций спутниковой связи типа VSAT и автоматизированного мобильного радиоинтерферометрического комплекса контроля параметров орбит спутника «Купон».