АМС "Венера-15/16" - космические картографы

[Дед Леня]

АМС "Венера-15/16" - космические картографы

В данной теме речь пойдет о создании с "0" масштабной модели (М1/35) автоматической межпланетной станции "Венера-15" (АМС "Венера-16" аналогична по конструкции с АМС "Венера-15").

 

[Дед Леня]

«Вене́ра-15» — советская автоматическая межпланетная станция (АМС), запущенная по программе исследования планеты Венера. Старт АМС «Венера-15» был осуществлен 2 июня 1983 года в 02:38:39 UTC (06:38:39 МСК) с космодрома Байконур, с помощью ракеты-носителя «Протон-К» с разгонным блоком ДМ. Цель запуска — радиолокационное картографирование поверхности планеты Венера. Обследовать из космоса поверхность планеты Венеры возможно только с помощью радиолокатора, так как Венера постоянно окутана плотными облаками. Приполярная область Венеры, картографированием которой занималась «Венера-15», до её полёта была «белым пятном», поскольку она, в отличие от более южных районов, недоступна и для радиолокации с Земли, а также не была охвачена исследованиями с искусственного спутника Венеры «Пионер-Венера-1». Кроме того, часть поверхности планеты Венера, а именно, от 30 градусов с.ш. до 75 градусов с.ш., отснятая АМС «Пионер-Венера-1» с разрешением 200 км по местности и разрешением 200 м по высоте, была переснята АМС «Венера-15» и АМС «Венера-16» с разрешением 1—2 км по местности и разрешением 30 м по высоте. Последний сеанс связи с аппаратом проведён 5 января 1985 года.
Через пять суток после старта межпланетной станции «Венера-15», была запущена также АМС «Венера-16», которая имела точно такое же оборудование и те же задачи, что и «Венера-15». Обе межпланетные станции («Венера-15» и «Венера-16») были модификацией предыдущих АМС «Венера-13» и «Венера-14». Вместо спускаемых аппаратов на «Венере-15» и «Венере-16» было установлено радиолокационное оборудования для обследования рельефа поверхности планеты Венера.
Для приема информации от станций «Венера-15» и «Венера-16» использовались две крупнейшие на то время в СССР антенны — антенна РТ-70 в Центре дальней космической связи под Евпаторией с диаметром главного зеркала 70 метров и антенна РТ-64 в Медвежьих Озёрах под Москвой с диаметром главного зеркала 64 метра.
Приблизительная траектория перелета к Венере АМС «Венера-15».
Перелёт к Венере осуществлялся с промежуточной орбиты искусственного спутника Земли, при сходе с неё блоком ДМ аппарату сообщён импульс в 3,7256 км/с. Видимо, траектория перелёта была близка к гомановской, поскольку длительность полёта к Венере по гомановской траектории составляет 146 суток, и именно июнь 1983 года являлся благоприятным сезоном для перелёта по такой траектории. 10 июня и 1 октября 1983 года были проведены коррекции орбиты станции, когда ей были сообщены импульсы в 6,376 м/с и 2,1 м/с. На пути полёта к «утренней звезде» «Венера-15» проводила исследования космических лучей от Солнца и галактик.

 

[Дед Леня]

10 октября «Венера-15» достигла окрестностей планеты Венера и перешла на орбиту с периодом обращения 23 часа 26 минут 50 секунд, кеплеровыми элементами: большая полуось — 38848 км, эксцентриситет — 0,82098, наклонение — 87° 32', — 117° 53', — 35° 27'. Первый сеанс радиозондирования Венеры был проведён «Венерой-15» 16 октября, и в 6:22 МСК этого дня сигнал, включавший, в частности, картинку с радиолокационным изображением поверхности Венеры начал приниматься станцией в Медвежьих Озёрах. Заснятая полоса охватывала 100 км по ширине и 7000 км по длине, проходила в 4 градусах мимо полюса от широты 80 градусов за полюсом до 30 градусов перед полюсом. После коррекций 17 октября и 2 ноября «Венера-15» вышла на новую полярную орбиту вокруг планеты Венера. Параметры орбиты составили: минимальное удаление 873 км над точкой, находящейся на 62° северной широты, максимальное удаление ~ 65000 км, наклонение орбиты ~ 92,5°, период обращения 23 ч 57 мин 26 сек. «Венера-16» была выведена на орбиту вокруг планеты Венера 14 октября. Орбита «Венеры-16» была сдвинута относительно орбиты «Венеры-15» на 4°.
Две станции, «Венера-15» и «Венера-16», работали совместно более восьми месяцев. Длина волны, на которой осуществлялась радиолокация разработчиками станции была выбрана равной 8 см из соображений близкого к минимальному ослаблению сигнала атмосферой Венеры (2,2 децибел). Ежесуточный сеанс съёмки обычно продолжался 16 минут — в период максимального приближения станции к поверхности планеты Венера. Радиолокатор в течение этого времени, по мере движения станции, заснимал полосу шириной 120 км и длиной 7500 км, начинавшуюся на 80 градусах с.ш. за полюсом, проходившую вблизи полюса и вдоль меридиана шедшую до 30 градусов с.ш. перед полюсом. Так как за сутки Венера поворачивалась на определённый угол, следующая полоса тоже поворачивалась и снимаемая область была уже отличной от предыдущей. При одновременной работе радиовысотомера радиолокатор снимал полосу справа по движению станции, полюс же находился слева. Для того, чтобы снять область, непосредственно прилегающую к полюсу, каждые десять дней проводился особый сеанс, во время которого станция поворачивалась на двадцать градусов по часовой стрелке вокруг оси, параллельной движению и таким образом антенна радиолокатора переходила на левую сторону по движению станции, радиовысотомер же при этом отклонялся от вертикали на 20 градусов и измерение высот не проводилось. За время полного оборота Венеры вокруг своей оси, с 11 ноября 1983 по 10 июля 1984 годов АМС «Венера-15» и АМС «Венера-16» получили радиолокационное изображение поверхности планеты Венера в области от северного полюса до, приблизительно, 30° северной широты, то есть, приблизительно, 30 % поверхности Венеры.
Для получения информации о тепловом излучении планеты Венера на станции был установлен инфракрасный фурье-спектрометр, изготовленный в ГДР. Он являлся основным средством измерения в эксперименте по программе «Интеркосмос», проводимом учёными СССР и ГДР. Модель инфракрасного фурье-спектрометра была усовершенствованной версией устройств, применявшихся на советских ИСЗ серии «Метеор». Значительным его преимуществом над предшествующими моделями была способность проводить обратное преобразование Фурье над интерферограммами прямо на борту АМС и передавать на Землю, по желанию операторов, либо необработанные интерферограммы, либо готовые спектры, либо и то, и другое. При помощи этого прибора с орбиты ИСВ станции «Венера-15» и «Венера-16» в 1983 году получили 1500 спектров инфракрасного излучения, каждый — в диапазоне длин волн от 6 до 40 мкм. Исследованный пояс широт — от 66 градусов ю.ш. до 87 градусов с.ш. Обычно вдоль каждой трассы, которая проходила в меридиональном направлении вблизи полюса с ночной стороны Венеры на дневную, станцией регистрировалось 50—60 инфракрасных спектров.

 

[Дед Леня]

АМС «Венера-15» представляла собой цилиндр высотой 5 метров и диаметром 1,1 метра. На одном конце цилиндра были укреплены две антенны, предназначенные для радиолокационного зондирования поверхности планеты Венера: антенна радиолокатора бокового обзора с синтезированной апертурой, зеркало которого представляло собой параболический цилиндр, оно имело длину 6 метров и ширину 1,4 метра, и вторая — антенна радиовысотомера с параболическим зеркалом диаметром 1 метр, для измерения высоты над поверхностью планеты Венера и её отражательных свойств. Сложенная и накрытая защитным экраном во время межпланетного перелёта, на подлёте к Венере антенна радиолокатора сбросила его и раскрылась. Антенна радиовысотомера была закреплена неподвижно на корпусе корабля. Во время обычных сеансов сканирования поверхности Венеры, она была направлена вертикально вниз. Антенна радиолокатора, в процессе сканирования, отклонялась от оси корабля на 10°. Эта система радиолокационного зондирования была разработана Московским энергетическим институтом. На другом конце АМС были топливные баки, двигатели и приборный отдел. Две прямоугольные солнечные батареи располагались с двух сторон АМС и были раскрыты в виде крыльев. Для связи с Землёй, на АМС была установлена подвижная тарелка радиоантенны с параболическим зеркалом (диаметр 2,6 метра). Скорость передачи информации не зависела от расстояния до станций и составляла 100 Кбит/с, а в сутки операторы на Земле принимали 100 Мбит данных.
На АМС были также установлены: инфракрасный фурье-спектрометр, детектор космических лучей (6 сенсоров), детекторы солнечной плазмы. Масса АМС составила 5250 кг.

 

[Дед Леня]

Работа над моделью началась с поиска хороших информативных фото, нормальных четких эскизов станции, перевода их в масштаб 1/35. После чего пошло изготовление корпуса станции по размерам отмасшабированного эскиза. Для этого была подобрана пара подходящих по диаметру тарочек медицинского происхождения, которые были склеены между собой по донышкам. А затем данная сборка была обрезана по длине.

 

[Дед Леня]

Верхнюю часть корпуса станции венчает конус с выпуклым днищем, на котором впоследствии будет крепиться антенна сканирующего радиолокатора.Основанием для данной конструкции опять оказалась медицинская тара, обрезанная в размер на ней крепится склеенная из листового пластика коническая часть корпуса. Для сферической крышки радиоэлектронного блока радиолокатора из листового пластика и литника выполнена вставка, которая впоследствии будет заполнена "Эпоксилином"

 

[Дед Леня]

Произведена предварительная сборка цилиндра корпуса с верхней конической частью корпуса. Вставка заполнена "Эпоксилином" и при помощи шуруповерта и смачиваемой водой пластиковой полоски ей сразу же придан окончательный сферический вид.

 

[Дед Леня]

Сферическая крышка и конусная часть корпуса скрепляются между собой фланцевыми болтовыми соединениями. Имитация такого соединения повторяется вырезкой из листового пластика диска, многочисленной засверловкой отверстий по его контуру и вклеиванием в отверстия отрезков эмальпровода, имитирующего головки болтов.

 

[Дед Леня]

После чего произведена сборка на клею конического оголовка и соединение его с цилиндром корпуса.

 

[Дед Леня]

По ходу дела из поделочного полистиролового шара Ф100мм вырезана заготовка остронаправленной радиоантенны станции, с помощью которой вся полученная информация передавалась на Землю.

 

[Дед Леня]

Зеркало радиолокатора бокового обзора вырезается из листового пластика 0,5мм, силовой внешний каркас-из листового пластика 1,5мм. Вырезанные детали склеиваются.

 

[Дед Леня]

Далее в двутавре сверлятся отверстия облегчения и перфорированная балка клеится по продольной центральной оси зеркала антенны.

 

[Дед Леня]

Далее продолжается заполнение силового набора зеркала антенны перфорированными двутавровыми балками разного размера.

 

[Дед Леня]

В силовых балках с продольного торца каркаса сверлятся отверстия облегчения.

 

[Дед Леня]

Из листового пластика и перфорированного двутавра собираются два шарнирных узла развертывания зеркала антенны и вклеиваются в силовой набор.

 

[Дед Леня]

На каркас зеркала крепятся стойки и на них устанавливается приемник-излучатель сканирующей антенны.

 

[Дед Леня]

После чего добавлены растяжки, выполненные из латунной проволоки Ф 0,3мм.

 

[Дед Леня]

Пока решается вопрос с доставкой белой краски для модели спутника "Молния-1" и идет борьба за урожай на дачном участке с 35-37 градусной жарой, продолжена работа над станцией "Венера-15".
На оголовок станции установлены стойки из литников, на которые будет крепиться зеркало сканирующего радиолокатора.

 

[Дед Леня]

В раме излучателя просверлены отверстия, в которые вставлены излучающие элементы, выполненные из алюминиевого эмальпровода.

 

[Дед Леня]

На каркас зеркала антенны установлены замки крепления разворачиваемых в рабочее положение консолей зеркала.