Электромеханика в космосе

Для того чтобы обеспечить точное автоматическое наведение телескопа этой космической обсерватории, установленного вне корпуса корабля, на заданную звезду, была создана ступенчатая система управления. Ее первая ступень предусматривала участие космонавта, который находясь внутри корабля, должен был манипулировать специальной системой визирования, установленной напротив одного из иллюминаторов корабля, и ориентировать «связку» телескопов с помощью звездных фотогидов на исследуемую звезду. После захвата звезды вступала в действие автоматическая электромеханическая система слежения, обеспечивающая достаточную точность, чтобы сфотографировать на весьма чувствительную пленку спектрограмму звездного излучения.

На обсерватории «Орион-2» была установлена трехосная стабилизированная платформа, несущая телескопы и звездные датчики. Трехосная стабилизация осуществлялась за счет одновременного визирования двух опорных звезд. Электрические сигналы рассогласования через усилительную систему поступали на управляющие обмотки электродвигателей, связанных с телескопами через волновые редукторы. Во время фотографирования звезд «Союз-13» ориентировался при помощи построителя местной вертикали с точностью до нескольких угловых градусов. Однако так как для фотографирования необходимо было иметь точность стабилизации в несколько угловых секунд, то была создана малогабаритная следящая система с электродвигателями постоянного тока и полупроводниковая система регулирования с генераторами обратной связи, обеспечивающие необходимую точность стабилизации телескопов.

Результаты этого полета позволили получить спектрограммы далеких звезд (величиной 10–13^m) в ультрафиолетовом диапазоне, что невозможно осуществить с помощью наземной аппаратуры. Тем самым, рассмотренная бортовая астрономическая обсерватория «Орион-2» внесла большой вклад во внеатмосферную астрономию, хотя и имела очень малый диаметр телескопа.

За последние годы в США с привлечением крупнейших ученых других стран проектируется «Большой космический телескоп» диаметром зеркала 3 м, который предполагается вывести на круговую орбиту высотой 360 км. Эта астрономическая обсерватория — спутник, корпус которого одновременно является корпусам телескопа. На рис. 19 представлена оптико-электронная схема телескопа. С помощью «Большого космического телескопа» можно будет изучать очень слабые небесные объекты до звездной величины +29^m (с помощью самых мощных наземных телескопов можно исследовать лишь объекты до величины +22^m). Точность стабилизации движения изображения внутри космического телескопа предполагается до 0,005". Основным элементом космического телескопа является оптическая труба, научные приборы и модуль ориентации. Панели солнечных батарей должны снабжать космический телескоп и всю обсерваторию электроэнергией. Ориентацию и стабилизацию «Большого космического телескопа» по трем строительным осям предполагается осуществлять с помощью отмеченной выше комбинированной трехступенчатой системы: электродвигателем-маховиком, силовым моментным электрогироскопом и космическим моментным магнитодвигателем или газореактивной системой малой тяги.

Рис. 19. Оптико-электронная схема «Большого космического телескопа»:

1, 2, 3 и 4 — оптические зеркала; 5 — вычислительный модуль; 6 — прецизионные гироскопы-датчики; 7 — моментные электрогироскопы; 8 — датчики точного наведения; — угол отклонения от заданного направления

Структурная схема силового моментного электрогироскопа (по одной из строительных осей) представлена на рис. 9.