Вячеслав Довгань - Лунная одиссея отечественной космонавтики. От «Мечты» к луноходам
Радиокомплекс ДРК Е8 лунохода предназначен для приёма команд с Земли, передачи их на исполнительные органы бортовых систем и передачи на Землю так называемых “квитанций” - подтверждений исполнения команд. Также радиокомплекс обеспечивал передачу на Землю телевизионных и телеметрических информаций от различных измерительных датчиков бортовой аппаратуры и научных приборов. Радиокомплекс обеспечивал приём 254 функциональных команд и 11 числовых уставок [22].
На луноходе предусмотрены специально созданные «системы пробуждения» - солнечные и тепловые датчики. Как только первые лучи Солнца освещают луноход, датчики срабатывают и замыкают реле, включающее радиокомплекс.
Система антенн, установленных на луноходе, обеспечивает надёжную радиосвязь в различных диапазонах при стоянке и движении лунохода. Две пары штыревых антенн осуществляют связь с Землёй в диапазоне углов визирования ±180°. Малонаправленная коническая спиральная антенна обеспечивает сферическую суммарную диаграмму направленности.
Для передач телевизионного изображения служит спиральная остронаправленная антенна (ОНА) дециметрового диапазона с диаграммой направленности 30°. Управление положением этой антенны производится по командам с Земли электромеханическим приводом, благодаря которому её тонкий радиолуч направляется на Землю так, чтобы сигнал, принимаемый и излучаемый ею, всегда был максимальным. Оператор ОНА обеспечивает постоянство оптимальной ориентации на Землю, от чего зависит и качество получаемой информации и исполняемых луноходом команд.
На луноходе установлены две телевизионные системы: малокадровая и панорамная.
Известно, что распространение радиоволн от Земли до Луны составляет почти 1,3 с. Телеизображение с Луны до Земли идёт также 1,3 с. В сумме уже 2,6 с. Анализ ситуаций и учёт времени исполнения команды управляющими органами показал, что минимальное общее время задержки составляет около 4,1 с.
В этом заключалось принципиальное отличие в процессах управления транспортным средством (ТС): в одном случае, когда ТС управляется оператором, находящимся непосредственно на нём, и в другом - когда управление ТС осуществляется оператором, находящимся на значительном расстоянии от него.
Тогда в космической технике и появился новый термин - система дистанционного управления (СДУ).
Выбор рациональной структуры СДУ был не прост, так как эта система замыкалась на человека с его психикой, свойственной ему реакцией, способностью к анализу и другими особенностями, которыми характеризуется мыслящая личность.
Одним из необходимых требований к СДУ является условие распознавания препятствий и возможность своевременной остановки перед ними или их объезда.
Передача телевизионного изображения, как это принято для обычного вещательного стандарта (25 кадров в секунду при чёткости 625 строк), мог быть осуществлён только по высокоскоростной радиолинии между луноходом и ПУЛом. Но такой технической возможности тогда не было.
Для управления движением лунохода специалисты систем радиоуправления и космической связи НИИ-885 при активном участии A.C. Селиванова предложили применить малокадровую телевизионную систему (МКТВ). Сотрудниками Всесоюзного НИИ электролучевых приборов (ВНИИ ЭЛП, г. Ленинград) под руководством одного из ведущих разработчиков Александром Григорьевичем Лапуком была создана новая оригинальная трубка-видикон с регулируемой памятью (ВРП). В НИИ-885 сотрудники лаборатории Владимира Александровича Тимохина, применив принцип работы ВРП, создали для лунохода бортовую телевизионную камеру, позволявшую сохранять на видиконе изображение лунной поверхности в течение времени, пока осуществлялась его развёртка в режиме телевизионного вещательного стандарта [34].
Электромеханический затвор имел основную выдержку 1/25 с, что позволяло избежать искажения изображений во время движения лунохода.
Передача изображений на Землю производилась на более низких скоростях в одном из четырёх режимов: 3,2; 5,7; 10,9 и 21,1 с одного кадра. Выбор режима осуществлялся по радиокомандам с Земли. При этом чёрно-белая фотография («картинка») на мониторах наземных устройств напоминала сменяющиеся друг друга кадры диафильма и была не самого высокого качества (чёткость падала до 350-400 строк, а на краях поля - до 300 строк). В верхнем углу каждого снимка фиксировался его номер и время получения.
Наземные устройства обратного преобразования были разработаны сотрудниками кафедры телевидения Московского электротехнического института связи (МЭИС), руководимой профессором С.И. Катаевым. В этой работе участвовали и сотрудники НИИ-885 A.C. Селиванов, Ю.М. Тучин, O.E. Малючков и др. [15].
Малокадровая телевизионная система состоит из двух передающих камер, установленных на одном уровне на высоте 950 мм, и одного моноблока с элементами электроники и автоматики. Угол зрения камеры составлял около 50° в горизонтальной плоскости и 38°- в вертикальной, поэтому нижняя граница зоны видимости начиналась с 1,2 м. Одна из камер расположена по продольной оси лунохода, другая - правее на 400 мм (по ходу движения), что позволяло получать стереопары телевизионных снимков с этой базой. Обычно работает один полукомплект (одна камера и часть моноблока), другой находится в резерве. В случае выхода из строя одной из камер можно будет перейти на другую. Другим ограничением скорости движения аппарата являлось периодичность предъявления каждого кадра телевизионного изображения. С момента обнаружения препятствия для дальнейшего движения было необходимо, чтобы это препятствие находилось в зоне видимости ещё не менее чем в 2-3 кадрах телевизионного изображения (в зависимости от установленного режима). В противном случае водитель мог потерять ориентировку на местности и наехать на препятствие.
Специфика же управления заключалась:
♦ в отсутствии непосредственного восприятия оператором процесса самого движения;
♦ в затруднённом восприятии местности по телеэкрану;
♦ во временных задержках при выдаче на борт радиокоманд и при приёме оттуда телевизионного изображения и телеметрической информации;
♦ наконец, в зависимости характеристик подвижности самоходного шасси от условий рельефа и физико-механических свойств лунного грунта.
Эти особенности потребовали наличия определённых навыков и психофизических качеств. К первым относились способность оперировать пространственными представлениями в отрыве от управляемого ТС и умение оценивать обстановку с упреждением во времени для компенсации временных задержек в системе управления. Ко вторым - хорошая память, способность к длительному вниманию, быстрота реакции и осмысления информации, умение по телевизионному изображению оперативно оценивать конкретную обстановку, определять расстояние до препятствий и их размеры, выбирать рациональный маршрут движения ТС и принимать решение по методу его управления.
