Знаете ли другия спътник от Интеркосмос-България 1300 – Метеор-Природа 2-4? Ако не – научете в Sandacite.BG!

Това е поредната наша статия, разглеждаща малко известните факти от историята на българската техника в Космоса. В нея ще видите както наша научна апаратура, така и още български компютри.

Днес разглеждаме другия космически спътник от юбилейната научна програма Интеркосмос-България 1300. 2,2-тонният Метеор-Природа 2-4 е изведен на 10.VII.1981 г. (от космодрума в Байконур) в слънчево-синхронна орбита с височина ~650 км. При нея спътниците преминават над дадена точка от земната повърхност в прибл. същото време като Слънцето – т.е. спътникът винаги прелита над осветена част от земното кълбо. За целта е нужно точно съчетание от височина и наклон на орбитата. Удобно е за спътници, изследващи и снимащи Земята от Космоса (М-П-2-4), метеорологически спътници и др.

Работата на М-П-2-4 (международен № 1981-065A) спомага за по-разумна употреба на земните ресурси, за решаване на задачи в климатологията, корабоплаването, екологията и др. Търси се връзката между състоянието на земни природни обекти и електромагнитното лъчение на Слънцето, отразено и излъчено от Земята в атмосферата. Изследва се радиацията във видимия и близкия инфрачервен и свръхвисокочестотния диапазони на електромагнитния спектър. Усъвършенстват се и методи за дистанционни измервания на параметри от повърхността и атмосферата на Земята.

Сред целите са също: 1) да се получат данни за съставяне на геоспектрометрични карти, 2) да се изпробват нови изследователски методи и електронни информационни устройства, работещи в разл. спектрални диапазони и правещи по-ефикасни дистанционните изследвания на Земята от Космоса, 3) да се обогатят данните за спектрометрията на природни обекти и др.  Не само се разпознават и анализират данните от М-П-2-4 за тях, но и им се извършват съответни подспътникови наблюдения от няколко точки в България.

За работата и задачите се ползват спътникът, самолети лаборатории и наземни станции (т.н. автономни пунктове) в София и Москва за приема, обработката и записа (на магнитни носители) на космическите данни.

Главни лица в научната програма са Бащата на българската космонавтика Кирил Серафимов и Димитър Мишев. Като космически летателен апарат самият М-П-2-4 е произведен в СССР, но мисията му за програмата Интеркосмос-България 1300 е по българска инициатива и с решаващо наше участие. Отговорна организация е Централната лаборатория за космически изследвания на БАН.

М-П-2-4 е цилиндър с наклон 98º и обикаля Земята за 98 мин (± 1). Траекторията му го води от север на юг през Европейски СССР, Черно, море, Турция, Египет… Както и при спътника Интеркосмос-България 1300, триосна координатна система го ориентира спрямо вектора на скоростта и радиуса на Земята. Ъгълът на равнината на орбитата спрямо Екватора е 97º, а точността на ориентация по трите оси на координатната система е 1,5º. Ъгловата скорост при стабилизиране по небесната координатна система е < 0,05º/сек. Електрозахранва се от 2 слънчеви панела, осигуряващи 27⁺⁵_–2 В бордно напрежение. Цилиндърът има и херметичен отсек с температура на газа в него между +5 и +40º Ц и налягане – в границите 0,5 – 1,5 ата. Съставът на газовата среда е от кислород (между 4 и 6 %), 0,1 % хелий и останалото – азот.

В М-П-2-4 има 2 съветски и 3 български научни уреда, проектирани в БАН: многоканален програмируем спектрометър СМП-32, 1-канален микровълнов радиометър РМ-1 и най-важното – бордовият компютър (в блока управление) с ботевградския процесор СМ 601 и др. чипове от серията СМ 600. Комплексът от 5 уреда е наречен Тангра. В него влизат и системата за управление на автономната работа на М-П-2-4, и захранващите устройства. Научната апаратура е извън херметичния отсек, в модулни автономно-херметични субконтейнери.

,,Тангра“ се управлява от отделна бордна система. Тя включва: 1) командна радиолиния за връзка със Земята, 2) програмно-времево устройство и 3) борден комутационен апарат.

Има набор от 32 земни команди – подготвителни и изпълнителни (функционални). На всеки сеанс по линията се подават напр. 2 – 3 от вторите и ето – на апаратите вече е казано какво да правят. Да се зареди програма, да се избере режим на работа в изследването и т.н.

Научните уреди на ,,Тангра“ получават командите и електрозахранване от споменатия комутационен апарат. Той логически обработва командите, размножава ги и ги насочва. Ел-енергията идва от общата токозахранваща система на спътника.

Радиолиния се използва и когато трябва да се задейства механизмът за корекция на орбитата на М-П-2-4.

8-битовият компютър има 8 КБ RAM, 16-битова адресна магистрала и 2 микросекунди време за такт. Той управлява (програмно) и синхронизира научните уреди, установява режимите им на работа и задачите, контролира събирането, обработката и записа на данни, поддържа единното бордно време, превключва радиокомуникационните канали, формира цифровите данни за предаване по радиолинията, избира захранващи устройства, самодиагностицира се и др. Енергонезависимата му (постоянната) памет е 300 КБ (магнитолентово устройство). Аналоговите информационни канали са 16, цифровите – 34. Заема 1300 см³ в спътника. Потребява 13,5 вата мощност.

Софтуерът на спътниковия компютър също е български. Съдържа алгоритъм за планираните научни опити, автономно управлява апаратите в реално време и т.н.

РМ-1 (работи с вълни с дължина 4 см) изследва с висока точност промяната на температурата на морската повърхност, атмосферната влага, водното съдържание на облачната покривка над моретата и океаните, свойствата на ледената и снежната покривка и позволява определяне на зоната на валежите.

СМП-32 има 32 спектрални канала и спектрален диапазон 450 – 900 nm. Работи с отразената от Земята слънчева светлина и анализира спектралните видеоданни за природните обекти. Има сравнително висока пространствена резолюция за времето си.

Предполетните изпитания на ,,Тангра“ са в 2 етапа. В 1-вия се изпитва прототипен образец на апаратурата, във 2-рия – вече летателен. При прототипните изпитания се отбелязва сериозно влияние на излъчванията от радиопредавателите върху изходните сигнали на измервателните канали на радиометрите РМ-1 и РМ-2. Освен това, спектрометърът СМП-32 генерира излъчване, засичано от приемника на командната радиолиния, а индуцираното напрежение на входа на прибора е няколко пъти над нормата.

За да се отстранят проблемите, след прототипните изпитания се разработват няколко комплексни технически решения за потискане излъчванията в апаратурата и защитата ѝ от външни полета. В резултат на летателния образец се слагат допълнителни екранировки на кабелите и конекторите, монтират се допълнителни екрани в по-чувствителните устройства, метализират се цели блокове, добавят се и високочестотни филтри на входните токозахранващи вериги на уредите от ,,Тангра“.

Към компютъра в М-П-2-4 има 2 магнитолентови запаметяващи устройства. Едното записва данни от СМП-32 за време до 7 мин., а другото – само от радиометрите, но до 90 мин.

Цифровите данни от научните уреди се предават от спътника на ,,траншове“ (т.н. сеанси) към автономните пунктове в София и Москва. Когато спътникът се намира източно от Москва, отговорността за данните е на съветския пункт, а когато е западно от София – на българския, но данните се и обменят. Информацията от междинните положения се приема и на двата пункта.

Данните от Космоса пътуват по радиолиния с честота 137,15 мхц и скорост 8 килобита/сек. Приема ги антенен комплекс с усилвател и приемник и сетне честотно модулираният сигнал се преобразува в цифров вид. (По-точно, след излизането си от антенния приемник демодулираният сигнал постъпва в УВС – устройство за възстановяване и синхронизация на сигнала – където се прави последователността на битовете и се синхронизира тактовата честота.) Преобразуваните данни се записват на магнитна лента с добре познатото ни пловдивско магнитолентово устройство ИЗОТ ЕС 9002, като тук то е с 1 малка модификация. На входа му са инсталирани 2 блока памет от по 1 КБ и интегрална схема за управлението им. Целта е да се подсигури непрекъснат запис на предаваните данни в блокове по 1024 байта всеки. Когато спътникът завърши сеанса, току-що записаната лента се слага в български компютър ИЗОТ 0310 (в СССР е друг). Той обработва данните и създава (вер. на магнитни дискове) архив на космическите измервания.

Данните от спътника могат да се предават или пряко (за най-много 10 мин.), или чрез четене на записа от магнитните ленти. Решението кое да се предпочете зависи от годишното време. Летният период е най-благоприятен за изследване на отразената от различни повърхности радиация (поради малкото облачно време и високото положение на Слънцето). Тогава ,,Тангра“ се включва над българска и съветска територия в низходяща част от обиколката на спътника и при режим на пряко предаване. През зимните месеци обаче се ползва четенето на запаметена информация, за да се предадат СВЧ-радиометрични данни от океанските и полярни области. При низходящо движение се анализират териториите над Африка, южната част на Атлантика, Антарктида, Тихия океан, Арктика, а при възходящо – над Арктика, Северна Америка, Тихия океан, Антарктида и Индийския океан.

В пунктовете има и българска апаратура за преобразуване на видеосигнал в цифрова форма. От спътника към наземните пунктове в България и СССР може да се излъчи и телевизионен сигнал с честота 466,5 мхц – пряко предаване или записани изображения – получени от 2 разл. многозонални скениращи устройства (с ниска и средна резолюция). Едновременното получаване на данни за едни и същи земни региони се налага заради употребата им при детайлната обработка и интерпретиране на данните от Космоса. Споменахме, че при заснемане над българска територия на специални полигони в същото време се правят съответстващи снимки от самолети лаборатории и с наземни способи.

Разбира се, пълноценна информация може да се получи само ако научната апаратура и данновата радиолиния работят изправно. Ето защо, за да има независим контрол върху ,,Тангра“, в спътника има контролни датчици, които предават данните си към Земята чрез собствената радиотелеметрична система на М-П-2-4. Местата на датчиците, честотата и режимите им на заявка са така избрани, че да позволяват оперативно наблюдение и бързо взимане на решения за работата на ,,Тангра“.

От 1981 до средата на 1983 г. са натрупани огромни обеми данни от М-П-2-4, използвани в посочените в началото на статията сфери. Поредното космическо приключение на България завършва успешно.

30 г. от най-голямото българско космическо постижение!