Добро
пожаловать на наш сайт!
ПОЗНАНИЕ
ПРОДОЛЖАЕТСЯ...
15.04.2019 20:10 дата обновления страницы
Мир небесных тел. ЗЕМЛЯ
Дата создания сайта:
08/12/2012
Дата создания
сайта: 08/12/2012 Дата обновления главной страницы:
15.04.2019 20:10
icq:
613603564
Разговор с планетами по радио
1962 год ознаменовался важным научным
событием: 29 декабря в газете "Правда" было помещено информационное
сообщение:
"...Советским ученым впервые в истории человечества 19 и 24 ноября 1962
года удалось осуществить радиосвязь через планету Венера. Переданное с
Земли телеграфным кодом 19 ноября 1962 года слово "МИР" достигло планеты
Венера, отразилось от нее и, пройдя общее расстояние 81 миллион 745
тысяч километров, через 4 минуты 32,7 секунды было принято опять на
Земле.
24 ноября этим же методом на планету Венера были переданы слова "ЛЕНИН",
"СССР". Отразившись от поверхности планеты, через 4 минуты 44,7 секунды
эти слова были приняты на Земле. Общий путь, который они прошли в
космосе, равен 85 миллионам 360 тысячам километров!"
Запись сигналов, отраженных поверхностью Венеры:
А- прямая запись на кинопленке; Б-изображение прямой записи в виде
чередующихся импульсов; В - та же запись азбукой Морзе.
Эпоха космических полетов выдвигает перед
наукой все новые и новые задачи. Не решив их, немыслимо дальше развивать
исследования Солнечной системы.
Космический корабль, отправляясь к какой-либо планете, должен быть
обеспечен надежной радиосвязью с Землей: ведь с него нужно передавать
информацию о полете, результаты научных исследований, сведения о
самочувствии экипажа корабля. Космонавтам, высадившимся на планету,
также будет необходима радиосвязь с Землей.
Чтобы правильно рассчитать траекторию, по которой полетит космический
корабль, надо знать точные расстояния до планет. Эти расстояния
измеряются особой мерой длины - астрономической единицей (АЕ). Она равна
среднему расстоянию от Солнца до Земли. Орбиты планет, выраженные в АЕ,
определены очень точно, но точность самой АЕ была недостаточна, чтобы
рассчитать маршрут космического корабля к планете, удаленной от Земли на
многие миллионы километров. Действительно, если величина АЕ определена с
ошибкой всего лишь в 0,1%, то корабль, пройдя 100 млн. км, окажется в
100 тыс. км от намеченной цели.
Кроме того, посадка на планету может быть безопасной только в том
случае, если хорошо известны температура поверхности планеты,
продолжительность суток на ней,ее рельеф, состав атмосферы и многое
другое. Обо всем этом можно узнать, "поговорив" с планетой, точно
определив расстояние от Земли до планеты, а следовательно, и уточнив
величину АЕ. "Разговор" с планетой подтвердит и возможность радиосвязи
на миллионы километров. Прибор, который осуществляет "разговор", - это
гигантское сооружение - планетный локатор.
Колебания высокостабильного кварцевого
генератора с помощью системы преобразования и умножения частот доводятся
до частоты порядка 700 млн. гц, проходят через мощные усилители, а затем
излучаются антенной. Мощность этого радиолуча чрезвычайно велика:
достаточно сказать, что на единицу телесного угла (на один стерадиан)
приходится около 250 млн. вт.
Небесные тела находятся в беспрерывном движении. Расстояние между Землей
и исследуемой планетой либо сокращается, либо увеличивается; из-за
эффекта Доплера частота отраженного от планеты сигнала может отличаться
от частоты посланного сигнала на несколько десятков герц. Поэтому в
планетном радиолокаторе есть специальное устройство, вводящее поправку
на доплеровское смещение частоты. Без этого устройства невозможно было
бы выделить отраженный сигнал; оно действует автоматически с высокой
точностью по составленной программе.
Отраженный от планеты сигнал улавливается антенной и, усиленный,
поступает в приемник. Там сигнал преобразуется до звуковой частоты, а
затем записывается магнитофоном. Анализ записанных сигналов проводится
на специальном анализаторе, он позволяет выделить полезный сигнал из
различных шумов.
Приведем расчет, который поможет понять, как сложно "разговаривать" с
планетами. Диаметр Венеры-12 106 км. Наименьшее расстояние ее от Земли -
38 млн. км. В это время Венера видна с Земли в телесном угле 8 10 8
стерадиана. Если радиолокатор излучает до 250 млн. вт на стерадиан, то
на всю видимую поверхность Венеры приходится лишь около 20 вт, из них
большая часть энергии поглотится поверхностью планеты. Примем для нашего
расчета, что отразится 15% энергии, т. е. около 3 вт. Но, конечно, не
вся отраженная от Венеры энергия дойдет до Земли. На всю поверхность
Земли приходится лишь около
4х10-8 вт, а на 1 м2 земной поверхности - 1,6х10-22
вт. Чтобы "услышать" такой чрезвычайно слабый сигнал, планетный локатор
должен обладать поистине фантастически чутким слухом.
Высокочувствительные приемники локатора позволяют регистрировать и более
слабые сигналы, в которых на 1 м2 приходится в сто раз меньше энергии.
Даже такой простои расчет показывает, как велики должны быть успехи в
технике передачи и обнаружения радиосигналов. Но трудности на этом не
кончаются.
Так как сигнал, улавливаемый планетным
локатором, чрезвычайно слаб, его регистрация в сильной степени зависит
от уровня шумов.
У каждого приемника есть свои, так сказать, внутренние шумы. Эти шумы
возникают от многих причин: от теплового движения электронов в
проводниках, от того, что в лампах ток эмиссии катодов непостоянен, от
тепловых беспорядочных колебаний токов в полупроводниковых приборах.
Атмосферные радиошумы возникают при движении зарядов и заряженных частиц
в атмосфере.
Существуют и внеземные источники радиопомех. Их природа различна. Так,
например, солнечные радиошумы создаются движением электрических зарядов
в хромосфере и в короне Солнца.
Сами планеты тоже достаточно мощные источники радиоизлучений.
Даже космическое пространство создает радиошум. Он происходит потому,
что межзвездный водород постоянно изменяет свое состояние.
Чувствительные радиоприемники воспринимают этот шум как постоянный фон.
Радиосигнал, уловленный приемником, состоит из отраженных планетой
радиоволн и шумов; в течение нескольких сеансов он записывается на
магнитную ленту. Полезный сигнал выделяется из общего спектра
радиоколебаний методом фильтрации и накопления. Сущность метода
накопления в том, что через анализатор пропускают записи нескольких
сеансов радиосвязи. Полезный сигнал присутствует в каждой такой записи,
и он - один и тот же. А шумы происходят от случайных процессов: они
различны, и каждый из шумов присутствует* не во всех сеансах радиосвязи.
"Прослушав" магнитную запись нескольких сеансов, анализатор усиливает
полезный радиосигнал, выделяя его из не усиленных шумов.
Телеграфная радиосвязь через Венеру 19 и 24 ноября 1962 г. была возможна
потому, что отраженный сигнал превышал уровень шумов в несколько раз. На
рисунках видно, что прямая запись отраженного от планеты
сигнала достаточно хорошо повторяет сигнал, посланный к планете.
С помощью радиолокации планет была
уточнена астрономическая единица. Локацией Венеры в 1961 г. установлено,
что АЕ = 149 599 300 км. Возможность ошибки не превышала +2000 км.
Повторная радиолокация Венеры в 1962 г. позволила уменьшить эту
неопределенность и уточнить значение АЕ. Оно оказалось 149 598 100 + 750
км. Выяснилось, что до локации 1961 г. величина АЕ была известна с
точностью 0,1 % Мы уже говорили, что такая точность недостаточна для
вождения космических кораблей. (О других результатах локации Венеры и
Меркурия вы можете прочитать в статье "Космические станции и радиоволны-
о наших небесных соседях".)
Дальнейшее усовершенствование планетного локатора позволило в
сентябре-октябре 1963 г. провести локацию Юпитера - самой большой
планеты Солнечной системы. Юпитер в этот период находился в 600 млн. км
от Земли. Радиоволны, посланные к Юпитеру, возвращались на Землю через 1
час 6 минут, пройдя 1 млрд. 200 млн. км. Эксперимент показал, что
радиосвязь возможна и на расстоянии в несколько сот миллионов
километров.
Экспериментальная радиосвязь через Венеру впервые в мире произведена в
Советском Союзе. Первое государство рабочих и крестьян послало в космос
и приняло обратно самые понятные и близкие всем людям слова, с которыми
человечество связывает свои надежды на прекрасное будущее: "МИР",
"ЛЕНИН", "СССР".
Все эти исследования имеют большое значение для освоения космического
пространства. Недалек день, когда космический корабль, покинув Землю,
устремится по точно рассчитанному маршруту к одной из планет Солнечной
системы. Космонавты будут вооружены всем необходимым, чтобы поддерживать
связь с Землей.
М.М. Андорало
Размещение фотографий и
цитирование статей с нашего сайта на других ресурсах разрешается при
условии указания ссылки на первоисточник и фотографии.
