Система передачи информации космического аппарата

Система передачи информации космического аппарата — совокупность

центром управления полётом

этого космического аппарата. Передаваемую информацию можно разделить на три основных типа:

научная информация (КА-Земля);
служебная и телеметрическая информация (КА-Земля);
командно-программная информация (Земля-КА).

Управление полётом космического аппарата осуществляется

центры управления полётом

космического аппарата и баллистические центры.

Основной задачей системы управления космическим аппаратом является управление ориентацией космического аппарата и движением его центра масс. Для этого необходимы системы передачи командно-программной информации на космический аппарат и телеметрической информации от него.

Системы передачи

приёмник сигналов

представляет собой перемножитель образца принимаемого сигнала и смеси сигнала с шумом. Результат перемножения интегрируется на интервале длительности символа и сравнивается с нулевым порогом.

При идеальном приёме все значащие моменты времени принимаемого сигнала должны быть известны. Для этого приёмник содержит устройство синхронизации, которые, как привило, реализуются в виде замкнутых систем, следящих за фазами

несущей, поднесущей и символьной частот. Замкнутые следящие системы фазовой автоподстройки частоты требуют дополнительной аппаратуры и дополнительного времени на поиск и захват сигнала по частоте и фазе. В то же время асинхронные системы приёма цифровых сигналов

обладают худшими удельными расходами энергии. И более широкой полосой частот, однако, они аппаратно менее сложны и позволяют с меньшими задержками обеспечить приём сигналов.

Для

последовательных методах поиска несущей частоты и фазы сигнала в пределах неопределённости знания радиальной скорости

космического аппарата на вхождение в синхронизм затрачивается порядка 300 секунд. Примерно столько же времени необходимо для поиска фазы моделирующей последовательности. Итого для полного вхождения в синхронизм бортовому приёмнику требуется до 600 с. Такое время вхождения в синхронизм не слишком велико в штатной ситуации, ибо сеанс связи с дальним космическим аппаратом может длиться довольно продолжительное время. Однако в аварийной ситуации, например при потере ориентации и вращении космического аппарата, уровень сигнала на входе приёмника сильно меняется в течение 1-2 минут из-за неравномерности диаграммы направленности бортовой антенны. В такой ситуации 600 с, требуемые для синхронизации, не позволят установить связь с космическим аппаратом.

Таким образом, можно обосновать структуру сигнала в радиолиниях системы передачи командно-программной и телеметрической информации. Энергетический потенциал радиолинии КА — Земля всегда на порядок выше, чем радиолиния Земля — КА, из-за возможности использования на Земле в 100—1000 раз более мощного передатчика, в то время как чувствительность наземного приёмника выше, чем у бортового приёмника, всего в 10 раз. Это означает, что при одинаковой скорости передачи информации по этим радиолиниям для передачи командно-программной информации можно использовать неоптимальные (асинхронные) методы приёма сигналов ради исключения системы синхронизации и повышения тем самым надёжности вхождения в связь, а также ради уменьшения массы аппаратуры на космическом аппарате.

При создании радиолинии систем передачи командно-программной и телеметрической информации дальних космических аппаратов учитываются следующие условия их работы:

большой диапазон изменения расстояния между космическим аппаратом и Землёй в процессе осуществления проекта;

большое доплеровское смещение частоты принимаемого сигнала за счёт взаимного движения космического аппарата и движения станции;
сильное влияние среды распространения (атмосфер Земли и исследуемой планеты, межпланетного пространства и околосолнечной плазмы) на изменение амплитуды, фазы и частоты сигнала;
ограничение массы, габаритов и энергопотребления бортовой аппаратуры;
высокая надёжность бортовой аппаратуры, вытекающая из высокой стоимости проекта и жёстких астрономических сроков осуществления проекта.

См. также

Заря (система космической связи) — первая системы связи с пилотируемыми космическими кораблями.
CCSDS — международный комитет по стандартизации систем передачи данных в космосе.