Способы достижения непрерывной радиосвязи на траектории спуска

Так или иначе всегда выходят на натурный эксперимент.

1) Метод «грубой силы».

Используется максимальная мощность излучения бортового передатчика. Этот метод себя уже исчерпал, и выигрыша в применении получить уже не удается. Причиной этому является:

- плазма при большой мощности излучения становится нелинейной (электрические характеристики зависят от мощности электромагнитного излучения, которая может являться источником дополнительной ионизации, в результате чего повышается концентрация электронов) и будет влиять ещё больше с возрастанием потерь;

- возможность электрического пробоя в апертуре антенны и появления электрического заряда, в результате чего в месте пробоя появляется воздух-проводник, и апертура экранируется разрядным слоем воздуха.

В силу перечисленных явлений работают на пределе возможной мощности.

2) Выбор рабочей частоты.

Целесообразно обеспечивать соотношение , так как плазма по своим характеристикам становится диэлектрической средой. В последнее время наблюдается тенденция увеличения плазменной частоты, т.к. повышается скорость ЛА, а следовательно нагрев окружающего воздуха и степень его ионизации.

Стандартной частотой является 10 ГГц (3 см); произошел переход на 8 мм и осваиваются более короткие длины волн.

Можно не переоснащать наземные пункты и космические объекты, используя разные частоты там и здесь, а переносить частоту с помощью ретрансляторов, т.е. группировки низкоорбитальных спутников (500...1500 км). Группировка представляет собой несколько орбит и несколько спутников на орбите. Таким образом мы идем по пути увеличения бортовой частоты, но излучение ведется не на Землю, а на спутник, который принимает информацию и передает на Землю на той частоте, на которой работают наземные пункты связи.

Пример группировки – «Иридиум» с 48 спутниками.

3) Выбор местоположения антенны.

Рекомендации по расположению меняются по ходу изменения траектории полета в зависимости от потерь.

В носовой части плазма тонкая, но горячая, сильно ионизированная и потому проводящая. Преодолеть ее сложно.

В донной части плазма диэлектрик, но ее слой имеет большую толщину.

4) Изменение конфигурации аппарата.

Предпочтительна остроконечная форма, но она не применяется по ряду причин. Во-первых, фронт ударной волны очень близко к корпусу аппарата, плазма тонкая, но нагрев ЛА гораздо выше. Во-вторых, другая существенная причина – уменьшение внутреннего объема аппарата для размещения разных устройств.

5) Использование специальных добавок в плазму.

Их используют для уменьшения концентрации электронов. Добавки – это высокомолекулярные вещества, разлагающиеся на атомы. Это разложение вызывает потребность в большом количестве энергии à плазма охлаждается.

Наиболее эффективными оказываются углеводородные соединения (природные газы, которые добываются как полезные ископаемые – этан, пропан, пропилен), а также вода.

Варианты подходов к использованию добавок:

- использование нагревостойких пылевидных материалов, частицы которых абсорбируют электроны – малоэффективно, т.к. нужно иметь большое число добавок и впрыскивать их продолжительное время (30 с), а также возникает явление термоэлектронной эмиссии, в результате чего возникают свободные электроны и увеличивается степень ионизации;

- использование электрофильных материалов – это такие материалы, которые при нагреве разлагаются на атомы и радикалы без ионизации. Продукты разложения имеют высокое сродство с электроном, т.е. они поглощают электроны. К таким материалам относят материалы группы галогенов; наиболее высокое сродство имеет SF₆ (шестифтористая сера). Проведение эксперимента в плазмотроне на аргоне на отражение от плазмы без добавок и с добавками показало, что SF₆/A=10^-4, и отражения в плазме не было, т.е. плазма стала радиопрозрачной. На практике нужны большие запасы материала, также газообразную добавку сложно распределить его на всю толщину плазмы;

- использование материалов, дающих эндотермические реакции – материалов, внедрение которых идет с поглощением тепла (вода).

Для оценки эффективности необходимо получить в лабораторных условиях плазму, затем в неё нужно ввести материалы, которые дают эндотермические реакции, а потом произвести оценку измерением уровня отраженного сигнала.

После лабораторных испытаний переходят к натурным испытаний, являющихся весьма дорогими, т.к. они требуют летные испытания, запуск космических аппаратов и т.д. Подобные испытания успешно проводились США, в результате которых возникало временное просветление плазмы, однако количественные значения приведены не были.

6) Применение оптического диапазона.

Как правило обсуждаем связь в радиоволновом диапазоне, поэтому, для обеспечения диэлектрической плазмы, обтекающей ЛА, переходим в диапазон СВЧ или, еще лучше, оптический диапазон. В этом случае влияния плазмы мы не увидим. Есть несколько причин, не позволяющих использовать оптический диапазон.

В оптическом диапазоне источником колебаний является лазер. Оптический диапазон является очень привлекательным, поскольку благодаря ему можно обеспечить большую пропускную способность и высокую скорость передачи информации. В радиоэлектронных системах объем передаваемой информации определяется только полосой пропускания. При сравнении микроволнового и оптического диапазона оказывается, что полоса пропускания последнего на несколько порядков выше.

При использовании оптического диапазона используются волоконно-оптические линии связи, т.е. «трубочки», жилы из радиопрозрачного материала (кварца, например). При атмосферно-оптических линиях связи дальность действия – до нескольких километров при увеличении дальности имеем очень большое затухание. При наземной передаче каждые 100 км мы должны монтировать в кабель ретранслятор. Таким образом, в ЛА использование оптического диапазона ограничивается высотой, на которой работает бортовая аппаратура (0-120 км), и невозможностью создать ретрансляторы на такой высоте.

Для радиодиапазона антенной, как уже говорилось, служит открытый конец линии передачи (волновода). Для оптического диапазона нужно использовать открытый конец волоконно-оптической линии. На большой высоте торец волоконной линии расплавится, произойдет потеря радиопрозрачности.

7) Использование магнитного поля.

8) Использование модулированного электрическим сигналом электронов.

На практике это реализовать трудно, поскольку для распространения нужен вакуум, в атмосфере же будут сильные потери и дальность передачи будет сильно снижена.

<4 5 678 9 10 >

Дата добавления: 2017-09-01; просмотров: 948;