ОЭП ориентация КА по звездам совместно с приборами ориентации по Солнцу предназначены для стабилизации КА в пространстве при заданном положении его осей [13].
В каждой точке траектории полета КА, соответствующей вполне определенному моменту времени, угол между направлением на Солнце и на выбранную звезду будет иметь заранее известное значение. Если оптические оси приборов ориентации по Солнцу и звезде на борту КА установить под углом γ друг к другу, соответствующим углу между направлениями на Солнце и звезду в данный момент, то при выполнении ориентации положение КА в пространстве становится известным.
Как осуществляется ориентация КА в пространстве?
Чтобы осуществить ориентацию КА при использовании в качестве ориентира Солнце и звезды, необходимо сначала ориентировать канал на Солнце. Потом КА придается вращение относительно оси, направленной на Солнце. При этом поле зрения канала на звезду будет описывать коническую поверхность, проходящую через выбранную звезду. Таким образом, за полный оборот КА эта звезда обязательно попадет в пределы поля зрения звездного канала. Независимо от способа придания КА требуемого положения в пространстве, в состав системы ориентации, наряду с прибором ориентации по Солнцу, должен входить прибор, следящий за звездой.
Возможны различные решения приборов слежения за звездой:
- приборы, основанные на использовании электронного сканирования;
- приборы с механическими модуляторами и сканирующими устройствами.
Рассмотрим схему астроориентатора, предназначенного для слежения за звездой и основанного на использовании диссектора изображения [13]. В схему такого прибора входит объектив, диссектор изображения с фокусирующе-отклоняющей системой, блок питания диссектора и электронная схема выделения управляющих сигналов. При работе прибора его объектив строит изображение небосвода в фокальной плоскости, где расположен торец волоконного жгута. Построенное изображение по волноводам передается на фотокатод диссектора и вызывает эмиссию электронов. Построенное изображение считывается электронным лучом.
Диссектор обеспечивает поле зрения ω ~ 10-1 × 2·10-1 рад. При этом, благодаря электронному сканированию, достигается слежение в пределах конуса с углом при вершине до 6·10-1 рад.
Если звезда, выбранная в качестве ориентира, не находится на оси прибора, и ее изображение строится то в центре фотокатода, то на краю, то на выходе ФЭУ формируется последовательность импульсов. При этом сигнал ошибки формируется сравнением фаз рабочего и опорного напряжений. На основе этих сигналов вырабатываются управляющие команды, приводящие к развороту КА в направлении уменьшения рассогласования. Такой принцип реализован в астроориентаторах КА «Маринер-IV».
При полетах в околоземном космическом пространстве более рациональной является ориентация КА только по звездам.
Рассмотрим такую систему, состоящую из следующих приборов, способных обнаружить звезды и следить за ними. Они расположены по два относительно каждой оси и направлены в противоположные стороны.
Каждый пеленгатор представляет собой следящий прибор с полем зрения в 1,74·10-2 рад. Приемное устройство прибора укреплено на подвижной платформе, которая может качаться в двух взаимно перпендикулярных плоскостях в пределах ±43·1,74·10-2 рад. Схема оптической системы астропеленгатора представлена на рис. 23.1. В этой схеме один из модуляторов колеблется с частотой f1, другой с частотой f2 ≠ f1.
Рис. 23.1. Схема оптической системы астропеленгатора
1 – обтекатель; 2 – параболическое зеркало; 3 – разделительный элемент;
4 – модуляторы; 5 – приемник излучения (ФЭУ)
Возникающие сигналы после предварительного усиления подаются на резонансные усилители, настроенные на частоты f1, 2f1, f2 и 2f2, а также на усилитель шума. С выхода каждого усилителя сигнал подается на детектор. Суммарный сигнал с выхода всех детекторов подается на схему формирования сигнала «наличие». Как только изображение звезды займет по отношению к оси прибора нулевое положение, сигналы ошибки на частотах f1 и f2 не возникают.
При попадании во время поиска в поле зрения излучения Луны усилитель шумов вырабатывает сигнал, запирающий схему «наличия». В результате этого слежения не возникает и поиск продолжается.
