На советских спутниках и космических ракетах использовались радиоволны с длинами волн от 15 до 1,5 м. Недостатком космической связи с использованием волн этого диапазона является то, что они лежат в диапазоне собственного радиоизлучения небесных тел и газовых туманностей.
К числу первостепенных проблем, возникающих при конструировании бортовой радиоаппаратуры, относится проблема источников электрической энергии на спутниках и космических станциях. На межпланетной автоматической станции использовались отдельные блоки химических элементов тока, обеспечивающие питание кратковременно действующей аппаратуры, а также централизованный блок буферной химической батареи. В этих источниках тока электрическая энергия вырабатывалась непосредственно за счет химического взаимодействия веществ, входящих в состав их электродов. Пополнение израсходованной энергии буферной батареи осуществлялось за счет солнечных батарей фотоэлектрических преобразователей энергии.
В качестве
фотоэлектрических генераторов, преобразующих энергию солнечных лучей непосредственно в электрическую, в настоящее время широко применяются кремниевые элементы, обладающие значительно большей эффективностью по сравнению с фотоэлектрическими генераторами других типов. У лучших образцов кремниевых элементов в электрическую энергию преобразуется до 11 % попадающей в элемент энергии солнечных лучей. При использовании солнечной батареи для получения электрической энергии необходимо учитывать, что энергия солнечного излучения имеет относительно малую плотность; поэтому для получения достаточной мощности требуется применять батареи с соответствующей площадью поверхности. При этом необходимо иметь в виду, что в безоблачный день поток солнечного света имеет на освещаемой поверхности мощность около 1 квт/м2 при условии, что солнечные лучи падают перпендикулярно освещаемой поверхности. При подсчете мощности, вырабатываемой фотоэлектрическим генератором, необходимо учитывать и то, что не вся энергия солнечных лучей поглощается элементом: часть ее отражается от поверхности кремниевого преобразователя.
Напряжение, вырабатываемое отдельными кремниевыми элементами, равно примерно 0,5 в. Соединяя соответствующим образом большое количество таких элементов, получают батарею так называемых вентильных фотоэлементов, дающую необходимые напряжение и ток: для повышения вырабатываемого напряжения элементы должны, как обычно, соединяться последовательно; чтобы повысить ток, требуется либо увеличить освещаемую поверхность элемента, либо соединить элементы параллельно.
Секции этих батарей расположены на автоматической межпланетной станции таким образом, что фотоэлектрический генератор нормально работает независимо от того, как станция ориентирована относительно Солнца: в то время, когда одна секция батареи попадает в тень, начинают работать секции противоположной стороны (рис. 2).
Бортовое оборудование космической станции включает в свой состав большое количество различных приборов, требующих для своей нормальной работы различных напряжений и потребляющих различные токи. Нужные напряжения и токи вырабатываются с помощью преобразователей. Постоянство же питающих токов и напряжений обеспечивается стабилизирующими устройствами.
Экономное расходование электрической энергии бортовой аппаратурой достигается не только рациональным режимом передачи сигналов, но и продуманным построением схем устройств, применением в них новейших материалов и узлов. Экономному расходованию электроэнергии в большой мере способствует и широкое использование усилителей, приемников, передатчиков, генераторов и других устройств, собранных на полупроводниковых приборах.
Рис. 2. Схематическое изображение общего вида автоматической межпланетной станции. 1 иллюминатор для фотографических аппаратов; 2 двигатель системы ориентации; 3 солнечный датчик; 4 секции солнечной батареи; 5 жалюзи системы терморегулирования; 6 тепловые экраны: 7 антенны; 8 приборы для научных исследований.
Четкий прием информации от многочисленных приборов космических станций осуществляется только в определенные промежутки времени, наиболее подходящие для связи космической лаборатории с наземными станциями. Но и тут есть свои трудности: ведь необходимо передать в определенной последовательности показания самых различных приборов, фиксирующих результаты измерений за время
одного или даже нескольких облетов космической станцией своей орбиты.
Для обеспечения раздельной передачи и регистрации показаний самых различных приборов наземная радиотелеметрическая станция имеет коммутирующее устройство, работающее синхронно с бортовым коммутатором. Синхронизация же бортового и наземного коммутаторов осуществляется передачей специальных синхронизирующих импульсов. На рис. 3 схематически изображена система такого типа. Информация от каждого прибора выбирается в определенной последовательности коммутатором, и для каждого вида информации генерируются модулированный импульс или группа импульсов.
Рис. 3. Упрощенные олок-схемы радиотелеметрических систем бортовой (а) и наземной (б) частей аппаратуры. 1 датчики и научные приборы; 2 и 10 коммутаторы; 3 блок формирования телеметрического сигнала; 4запоминающее устройство; 5 радиопередатчик; 6 и 7 антенны; 8 радиоприемник; 9 дешифратор; 11 блоки регистраций.