Владимир Поляков - Посвящение в радиоэлектронику
Свет, отраженный качающимся зеркалом, попадает в зеркальную телескопическую систему Касеегрена диаметром 23 см, которая фокусирует его на волоконно-оптическую систему, распределяющую свет по фотодетекторам. Каждое качание зеркала дает сразу шесть строк изображения, снимаемых шестью системами фотодетекторов. А каждая система содержит четыре фотодетектора, рассчитанные на разные диапазоны спектра: 0,5…0,6 мкм (сине-зеленый), 0,6…0,7 мкм (красно-желтый), 0,7…0,8 мкм (красный) и 0,8…1,1 мкм (инфракрасный). Таким образом, всего в камере 24 световода и 24 фотоприемника.
Видеосигналы камеры MSS преобразуются в цифровую форму бортовым мультиплексером со скоростью 15 Мбит/с. Используются шестиразрядные слова-байты. Каждый формат (как бы предложение) содержит 25 слов: первое для синхронизации, остальные 24 для передачи данных от фотоприемников. Видеосигналы в цифровой форме либо сразу передаются на Землю, либо записываются бортовым магнитофоном, чтобы быть переданными потом, при пролете над станцией слежения.
Механическая спутниковая телевизионная система MSS.
Описанная система позволила получить очень хорошее разрешение на местности: около 60..70 м. На снимках, которые воспроизводятся в виде квадратных кадров размером 100 х 100 миль, можно рассмотреть отдельные корабли в океане или стоящие у причалов, шоссейные и железные дороги, строения, отдельные группы деревьев. После геометрической коррекции искажений и привязки к опорным точкам на местности снимки вполне могут использоваться для целей картографии.
На спутнике установлена и еще одна интересная система сбора информации с наземных и морских платформ. Платформы устанавливают в удаленных и труднодоступных местах, и они регистрируют сейсмические колебания, а главным образом — метеорологические данные. С помощью морских плавающих платформ-буев собираются данные о ветре, волнении, прохождении катастрофических волн цунами, метеопараметрах атмосферы и т. д. Каждая платформа оборудована небольшими радиопередатчиком и дежурным приемником. Спутник, дважды в сутки пролетая над каждой платформой, посылает сигнал запроса, по которому включается передатчик, и накопленная информация в цифровом виде передается на спутник. Данные со всех платформ накапливаются и передаются спутником в центр обработки.
Если линия связи платформа-спутник узкополосна и имеет пропускную способность не более 0,1 кбит/с, работая на частоте 401,9 МГц, то линия передачи данных со спутника на центр обработки должна пропускать очень большой объем информации. Передача ведется на волнах десятисантиметрового диапазона со скоростью 15 Мбит/с. Полоса частот основного и резервного каналов связи достигает 20 МГц. Дополнительно спутник имеет командный служебный радиоканал, который предназначен для управления его системами и работает в диапазоне MB.
На этом закончим рассказ о первом (и самом простом) ИСЗ для исследования природных ресурсов. Сейчас разрабатываются и используются более сложные и совершенные спутники и системы. Сообщалось, например, о разработке сканера, работающего в 24 спектральных диапазонах от ультрафиолетовой по дальней инфракрасной области. Все шире используется всепогодная радиометрическая и радиолокационная аппаратура. Радиометр (приемник собственного теплового радиоизлучения Земли), работающий на сантиметровых волнах, позволяет обнаруживать очаги лесных пожаров и вулканической деятельности, составлять карты сельскохозяйственных угодий и определять влажность почвы. Он оказался незаменимым в ледовой разведке, ведь кажущаяся яркостная температура льда оказалась почти на 100° выше температуры открытой воды.
Еще большие возможности имеет радиолокатор бокового обзора с синтезированной апертурой. Облака для этих приборов не помеха.
Много аппаратуры для исследования природных ресурсов и решения других народнохозяйственных задач размещается на отечественных ИСЗ «Метеор — Природа», регулярно запускаемых и эксплуатируемых с 1978 года. Они созданы на базе метеорологического спутника «Метеор», но существенно отличаются от него составом аппаратуры, параметрами орбиты и другими данными.
Искусственные спутники Земли для исследования природных ресурсов запускают на синхронно-солнечные орбиты. При таких орбитах ИСЗ пролетает над каждой точкой земной поверхности в одно и то же местное время. Высота Солнца при съемке остается одной и той же. Это даст возможность наблюдать поверхность в одинаковых условиях и легко выявлять произошедшие изменения ее состояния (например, появление всходов, их созревание, изменение береговой линии рек, озер и водохранилищ и т. д.). Высота орбит составляет около 650 км при угле наклонения около 98°, т. е. спутник пролетает и через полярные области планеты.
Основной аппаратурой для съемки поверхности Земли остается многоспектральная телевизионная аппаратура с механическим сканированием. Но уже имеются разработки приборов и с электронным сканированием. В них используются линейка светоприемников и интегральное электронное устройство сканирования, выполненное на приборах с зарядовой связью. Принцип действия линеек состоит в том, что по мере поступления тактовых импульсов «считывается» заряд с каждой из последующих ячеек-фотоприемников и таким образом разворачивается строка изображения. Используют как системы низкого разрешения, позволяющие наблюдать крупномасштабные образования при ширине полосы обзора 2100…2400 км, так и системы среднего и высокого разрешений для получения детальных изображений.
Космическая информация широко используется в народном хозяйстве нашей страны. Созданы, например, геологические карты в масштабах 1:2500000 и 1:5000000, которые невозможно было бы создать в сжатые сроки другими методами. Немало народнохозяйственной аппаратуры устанавливают на орбитальных космических станциях. Вот, например, состав такой аппаратуры: многоспектральная аэрофотокамера; ИК спектрометр; многоканальный сканер; СВЧ радиометр и измеритель коэффициента отражения от земных покровов (скаттерометр) трехсантиметрового диапазона; СВЧ радиометр диапазона ДМВ.
Существуют и другие разработки. Например, метеорологический спутник на геостационарной орбите. Он не только каждые 20 мин получает и передает в центр обработки изображение облачного покрова видимой половины Земли, но служит еще и ретранслятором. Обработанные снимки снова передаются на спутник, а оттуда ретранслируются любым возможным пользователям информации.
Рассказ о спутниках и межпланетных станциях можно продолжать до бесконечности, но тогда и эта книга никогда не имела бы конца. Так что лучше вовремя остановиться, a те из читателей, кто заинтересуется космической электроникой, могут прочитать о ней в популярных или научных изданиях.
Заключение
Приступая к работе над этой книгой, я надеялся познакомить читателей, если не со всеми, то, во всяком случае, со многими аспектами современной радиоэлектроники. По мере работы и особенно с приближением к ее завершению становилось все яснее, что полностью решить поставленную задачу не удастся. Электроника проникла в такое множество отраслей научной и производственной деятельности, что даже их простое перечисление оказывается практически невозможным. Еще труднее отразить современное состояние дел в радиоэлектронике. Прогресс настолько стремителен, что сведения. которыми мы располагали вчера, сегодня становятся безнадежно устаревшими.
Только что узнал: установлен новый рекорд дальности связи по волоконно-оптическому каналу — 200 км без промежуточных усилителей; на одном самолете полностью отказались от соединительных проводов и заменили их оптическим волокном; на одном кристалле площадью несколько квадратных сантиметров сделали микропроцессор с памятью объемом в четверть миллиона бит информации…
И подобные сообщения поступают непрерывно.
Как же быть? Может быть, базнадежно и пытаться изучать радиоэлектронику — все равно за современными достижениями не угонишься? Нет, дорогой читатель, все совсем не так. Речь идет не о гонке и не о соревновании, а о вашем посильном вкладе в общее дело совершенствования техники и технологии. Радиоэлектроника — увлекательнейшее дело и необъятное поле приложения ваших сил и знаний. Многие люди беззаветно служили радиоэлектронике. Наверное, они были очень счастливыми людьми, ибо испытали самое высшее наслаждение, которое только доступно человеку, — наслаждение творческой работой.
Вдумайтесь в эти слова, читатель, и, может быть, вы припомните моменты из собственной жизни, когда испытывали что-то подобное. Процесс творческого познания в самом себе несет удовлетворение для человека. Пока интересно — изучайте, пока есть желание — экспериментируйте! Радиолюбитель с паяльником и ученый перед сложнейшим компьютером едины в одном: они заняты творческой деятельностью. Если вы и не достигнете уровня всемирно известных ученых — не беда. Вы внесете посильный вклад своей творческой деятельностью в создание общества будущего.
