В этот день, в 1979 году, космонавтами Владимиром Ляховым и Валерием Рюминым был проведен первый экспериментальный сеанс радиокартографирования Млечного Пути при помощи первого в мире 10-метрового космического радиотелескопа КРТ-10.
Космический радиотелескоп КРТ-10 был доставлен на станцию «Салют-6» грузовым кораблем «Прогресс-7». Радиотелескоп состоял из зеркальной параболической антенны диаметром 10 м, многоканальной высокочувствительной приемной аппаратуры, системы точной временной привязки и регистрации данных.
Сеансы астрофизических исследований велись одновременно радиотелескопом, установленным на орбитальной станции и наземным радиотелескопом Центра дальней космической связи в Крыму, образуя интерферометр с переменной базой размером, превышающим диаметр земного шара. Цель этих исследований - экспериментальная отработка принципов внеатмосферной радиоастрономии и изучение внеземных источников радиоизлучения.
Космический радиотелескоп КРТ-10 в виде отдельных блоков был доставлен на орбитальную станцию транспортным грузовым кораблем «Прогресс-7». Сам телескоп представлял собой параболическую зеркальную антенну из мелкой металлической сетки на каркасе, направляющую принятое излучение к фокальному контейнеру с высокочувствительными радиоприемниками-радиометрами. Для развертывания антенны на стыковочном узле станции было смонтировано специальное устройство. Сама антенна была закреплена в нем в сложенном состоянии. После отстыковки транспортного корабля «Прогресс-7» от станции «Салют-6» из Центра управления полетом была дана команда на раскрытие антенны.
Подготовка первого космического радиотелескопа к работе на орбите Земли начались 18 июля, сразу же после ухода транспортного корабля «Прогресс-7». Был осуществлен монтаж антенны, проведена её юстировка и снятие диаграммы направленности, затем 24 июля начался цикл астрофизических и географических исследований. Астрофизические исследования включали наблюдения пульсара PSR 0329 + 054 и обзор участка Млечного Пути.
Создание первого космического радиотелескопа КРТ-10 потребовало серьезных предварительных исследований и испытаний, расчетов, макетирования, изготовления опытных образцов, настройки и испытаний аппаратуры. Была разработана методика проведения экспериментов, по которой Владимир ЛЯХОВ и Валерий РЮМИН тренировались на Земле.
Космические радиотелескопы - инструмент, незаменимый для современных астрофизических исследований.
_________________
ПЕРВЫЙ КОСМИЧЕСКИЙ РАДИОТЕЛЕСКОП
С полетом орбитальной станции «Салют-6» связан такой значительный успех советской космической техники и радиоэлектроники, как запуск и развертывание на околоземной орбите радиотелескопа КРТ-10. Само это название расшифровывается так: «Космический радиотелескоп с 10-метровой антенной». Развертывание КРТ-10 – это не только первый шаг внеатмосферной радиоастрономии. Это – еще начало принципиально нового направления работ в космосе – создания сборных и раскладных конструкций, в частности таких устройств, как большие антенны различного назначения.
Космический телескоп был доставлен на орбитальную станцию «Салют-6» транспортным кораблем «Прогресс-7» в виде отдельных блоков. Перечислим основные блоки системы радиотелескопа КРТ-10. Прежде всего, это раскрывающийся «зонтик» – параболическая зеркальная антенна (рис. 3), направляющая принятое излучение к так называемому фокальному контейнеру, укрепленному на раздвигаемой треноге.
Зеркало антенны образовано мелкой металлической сеткой, натянутой на объемный каркас. Основа каркаса образуется из сравнительно тонких металлических стержней. Длина стержня около 80 см. Концы стержней шарнирно закреплены в типовых основных узлах каркаса – в каждом узле имеется пружина, которая стремится раздвинуть стержни, а все пружины, таким образом, стремятся раскрыть весь каркас. Важный элемент конструкции – отрезки тонкого троса строго определенной длины, соединяющие каждый основной узел со всеми соседними узлами. Именно отрезки троса определяют тот предел, до которого могут раздвинуться стержни под давлением пружин, т. е. в конечном итоге определяют форму каркаса. Отрезки троса образуют большую редкую сетку, на которой лежат густая мелкая сетка отражающей поверхности и вспомогательная, так называемая технологическая сетка.
Фокальный контейнер – это герметичный блок с системой терморегулирования, снаружи которого расположены облучатели, принимающие собранную зеркалом энергию. Внутри контейнера 5 высокочувствительных радиоприемников-радиометров, в которых принятые сигналы усиливаются и детектируются, а затем передаются дальше в те узлы и блоки системы, которые уже находятся внутри станции. В число этих последующих блоков входят устройства преобразования принятых сигналов в необходимый для регистрации вид – для их записи и передачи на Землю.
Экипаж станции – летчики-космонавты В. А. Ляхов и В. В. Рюмин перенесли блоки радиотелескопа внутрь станции, часть из них установили в рабочем отсеке. На стыковочном узле станции было смонтировано устройство выдвижения антенны. Сама антенна была закреплена в нем в сложенном состоянии. Важно отметить, что при складывании антенны все пружины как бы отключены, они взводятся только после того, как антенна сложена и стянута кольцом, препятствующим ее раскрытию. Таким образом, можно сложить антенну, не встречая сопротивления пружин, а при сбрасывании кольца все они одновременно будут раскрывать антенну. Аналогичным образом с помощью пружинных узлов раскрываются и выпрямляются три «ноги», на которых крепится фокальный контейнер.
Отдельные блоки системы КРТ-10 были соединены кабелями между собой и подсоединены к бортовой сети электропитания и телеметрической системе. Управление системой КРТ-10 осуществлялось с пульта, на панели которого расположены клавиши включений и переключений, световые и стрелочные индикаторы режимов и состояний аппаратуры.
Все работы по сборке проводились в нормальных условиях внутри космического комплекса «Союз-34»–«Салют-6»–«Прогресс-7», а точнее – в промежуточной камере станции «Салют-6».
После того как экипаж окончил сборку и монтаж всего комплекса КРТ-10, были проведены тестовые проверки системы выдвижения, затем космонавты перешли в рабочий отсек и закрыли герметичный люк между этим отсеком и промежуточной камерой. Наступила пора одной из самых ответственных операций – отделения транспортного корабля «Прогресс-7», выдвижения и раскрытия антенны КРТ-10.
Процесс раскрытия антенны можно было наблюдать при помощи телекамеры, стоявшей на отходившем «Прогрессе-7». Телевизионное изображение с «Прогресса-7» передавалось на Землю, и каждый, кто, находясь в Центре управления, видел эту передачу, бесспорно, испытывал естественное нетерпение и волнение. Вот корабль «Прогресс-7» отходит, на экране хорошо видна станция «Салют-6». Слегка помедлив, Земля дает команду на выдвижение антенны. Экипаж докладывает о том, что световые индикаторы отмечают нормальный ход выдвижения. Антенна была выдвинута полностью в сложенном состоянии. Раскрытие ее происходило под действием пружин, причем все они начали действовать практически одновременно, когда было сброшено кольцо, охватывавшее сложенную антенну, и на экране вокруг станции появляется ореол – в лучах Солнца светится сетка раскрытой антенны КРТ-10.
Работы с первым действующим космическим радиотелескопом КРТ-10 начались 18 июля, сразу же после ухода транспортного корабля «Прогресс-7», Прежде всего была проведена юстировка антенны и снятие ее диаграммы направленности, а затем начался цикл астрофизических и географических исследований.
Несколько слов об юстировке. Радиотелескоп – прибор для наблюдения удаленных объектов – имеет малое поле зрения, т. е. малый угол между границами видимого участка. Для радиотелескопа такого класса, как КРТ-10, угол зрения не превышает несколько градусов. Чтобы произвести точное наведение радиотелескопа, надо знать положение его так называемой электрической оси – линии, совмещенной с направлением наилучшего приема сигналов. У радиотелескопа «поле зрения» оценивается диаграммой направленности антенны. Обычно шириной этой диаграммы считают телесный угол, на границах которого мощность принимаемого сигнала падает в 2 раза относительно максимума. Чем больше антенна и чем короче принимаемая волна, тем острее угол зрения телескопа, острее диаграмма направленности.
До начала наблюдений с КРТ-10 необходимо было определить положение оси антенны относительно геометрических осей станции и измерить ширину диаграммы направленности. Эти измерения проводились путем наведения антенны на хорошо известный источник радиоизлучения Кассиопея А в созвездии Кассиопея. Затем антенну смещали на небольшой угол, проще говоря, покачивали, измеряя одновременно и угол этого смещения, и уровень сигнала. Поскольку антенна жестко соединена со станцией, наведение осуществлялось поворотом всей станции. Для точного наведения антенны и контроля ее положения использовался астроориентатор – прибор, в поле зрения которого видны специально подобранные опорные звезды.
Астрофизические исследования включали наблюдения пульсара PSR 0329 + 054 и обзор участка Млечного Пути. Для наблюдений был выбран пульсар с относительно мощным излучением. Период повторения радиоимпульсов у этого пульсара примерно 0,7 с, длительность импульса 0,01 с.
Импульсы пульсара, проходя на пути к Земле через межзвездную и межпланетную среду, в той или иной мере изменяются. Искажается форма импульса, в частности возникают мерцания – изменение наблюдаемой амплитуды сигнала. Исследование мерцаний дает сведения о межзвездной среде, а одновременные наблюдения мерцаний из разнесенных пунктов позволяют судить и об излучающем объекте. Вот почему во время исследований пульсара одновременно с КРТ-10 на Земле работал большой радиотелескоп с антенной диаметром 70 м, недавно построенный в Крыму. Обработка сигналов, принятых в разнесенных пунктах, требует точной временной привязки записей. Для этой цели на борту станции использовался блок точного времени.
Разрешающая способность двухантенной системы зависит от расстояния между антеннами. С помощью КРТ-10 и наземной антенны радиотелескопа в Крыму была впервые реализована антенная система, размеры которой превышают диаметр Земли. Чувствительность такой системы зависит от произведения собирающих поверхностей антенн, и здесь сравнительно небольшой антенне КРТ-10 помогала большая наземная антенна.
Вынос радиотелескопа за пределы Земли позволил приступить к детальному исследованию радиоизлучений различных участков нашей планеты. Речь идет не об искусственных радиоизлучениях, не о сигналах радиостанции, а об излучениях, возникающих в результате тех или иных природных, естественных процессов на суше и в океанах. Сюда относится прежде всего нормальное радиоизлучение нагретого тела. Подобные исследования Земли со спутников проводятся уже много лет, однако большая антенна со сравнительно острой диаграммой направленности позволяет детально изучать радиоизлучение определенных небольших участков поверхности. Так, например, антенна с шириной диаграммы направленности 2° (а это вполне реальная величина для антенны типа КРТ-10) с высоты 400 км может «увидеть» участок земной поверхности размером 8 км.
Исследование радиотеплового излучения Земли дает обширную информацию для геологов, океанологов, почвоведов, метеорологов. В результате таких исследований можно получить данные о влажности почв, снеговом покрове, солености моря, которые будут использоваться в различных областях народного хозяйства и пауки о Земле. Здесь следует подчеркнуть – оптические средства наблюдения Земли из космоса дают пока значительно лучшее пространственное разрешение, чем космический радиотелескоп. Но надо помнить, что в каждый момент времени 70 – 80% поверхности Земли закрыто облаками, а ночью оптические наблюдения земной поверхности невозможны. При таких обстоятельствах космический радиотелескоп, который принимает излучение от Земли круглосуточно и при любой погоде, можно назвать «всевидящим оком».
Создание радиотелескопа КРТ-10, первенца космической радиоастрономии, потребовало серьезных предварительных исследований и опытных работ, обсуждений различных проектов, расчетов, макетирования, изготовления опытных образцов, настройки и испытаний аппаратуры. Была разработана методика проведения экспериментов, по которой В. А. Ляхов и В. В. Рюмин тренировались на Земле.
Космический радиотелескоп – инструмент, имеющий большое будущее. На Земле сипа тяжести и ветровые нагрузки создают серьезные препятствия на пути увеличения антенн. Их приходится делать громоздкими, многотонными. Кроме того, атмосфера и ионосфера ограничивают диапазон принимаемых воли, а помехи естественного и искусственного происхождения мешают наблюдениям даже в специально отведенных для радиоастрономии узких радиоканалах. Что касается многоантенных систем, то уже достигнуто максимально возможное для Земли расстояние между антеннами – диаметр Земли. Космический радиотелескоп ограничений не имеет.
Условия невесомости позволили сконструировать 10-метровую антенну массой всего в 200 кг – подобная наземная антенна весила бы во много раз больше. Невесомость станет решающим достоинством, когда в космосе будут строиться сборные антенны диаметром в сотни метров, а затем и в несколько километров. Наконец, в космосе можно в принципе сколь угодно далеко разнести радиотелескопы. Кроме того, движение КРТ по орбите обеспечивает плавное изменение базы – расстояния между антеннами по величине и направлению. А это дает возможность сравнительно просто использовать методы синтезирования изображений источников (на Земле для этой цели антенны перемещают, например, по рельсам).
Для космического радиотелескопа существуют, конечно, и свои проблемы. Это прежде всего выведение и сборка больших КРТ на орбите, а также наведение на объект наблюдения и удержание в этом положении – стабилизация. Нужно как-то бороться с возможной деформацией антенны под воздействием солнечного излучения, используя, например, материалы с малым коэффициентом теплового расширения. Наконец, немало проблем связано с обеспечением длительной работы КРТ, его эксплуатацией.
Существенный вклад в создание больших сборных конструкций в космосе внесут космонавты. Выход В. В. Рюмина и В. А. Ляхова в открытое пространство и проведенные ими работы показали, что при монтаже, исследованиях и ремонтных работах космонавты будут играть важную роль.
Сложности, связанные с постройкой больших космических антенн, но кажутся непреодолимыми. В то же время достоинства таких антенных систем привлекают к ним живой интерес не только радиоастрономов, по и связистов, геофизиков, энергетиков. Это залог того, что за первым шагом, за созданием первого в мире 10-метрового радиотелескопа КРТ-10 последуют и дальнейшие работы, направленные на создание более крупных и более совершенных систем.
Ю. Данилов, доктор физ.-мат. наук;
Ю. Кулешов, инженер;
В. Рудаков, кандидат технических наук
«Наука и жизнь», 1979, № 11.
Другие статьи о телескопе за 1979 г: https://epizodyspace.ru/bibl/osvoen-kosm-pr-sssr/1979/03.html
| # | Наименование новости | Тональность | Информативность | Дата публикации |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Событие в космонавтике. 24 июля 1979 года. Владимир Афанасьевич Ляхов ... | 0 | 12.9 | 24-07-2026 |
| 2 | Первой основной экспедицией «Салюта-6» командовал мой отец. Так что про ... | 1 | 7.8 | 24-07-2026 |
| 3 | Запущен космический радиотелескоп Радиоастрон Космическая обсерватория «Радиоастрон» была запущена 18 ... | 0 | 8 | 18-07-2026 |
| 4 | В этот день в нашей стране 18 июля 2011 год ... | 0 | 8 | 18-07-2026 |
| 5 | Космические истории. "Салют-1". Мрачная история первой орбитальной станции. Часть 5. ... | 0 | 5 | 15-07-2026 |
| 6 | 🚀🚀🛰«18 июля 2011 года стало важной датой для отечественной космонавтики. ... | 5 | 7 | 18-07-2026 |
| 7 | Этот день в истории… 27 июня 1983 года стартовал космический ... | 0 | 5 | 27-06-2026 |
| 8 | Большой глаз Земли 📡 Российский космический аппарат «Спектр-Р», известный также ... | 7 | 8 | 18-07-2026 |
| 9 | В этот день в нашей стране 14 июля 1980 год ... | 5 | 7 | 14-07-2026 |
| 10 | Именно Россия (тогда — СССР) открыла человечеству дорогу к звездам. ... | 5 | 7 | 16-07-2026 |