В связи с тем, что космический летательный аппарат в различные моменты времени заходит в тень планеты, то для непрерывного обеспечения электроэнергией его аппаратуры на борту устанавливается аккумуляторная батарея, допускающая большое количество включений и выключений. С помощью специальной релейной механической контактной аппаратуры и соответствующей автоматики обеспечивается нормальная работа аккумуляторной батареи при зарядке и разрядке.

Мы здесь рассмотрели наиболее распространенные источники электроэнергии — солнечные батареи и соответственно аккумуляторные батареи на постоянном токе, обеспечивающие непрерывную работу всей аппаратуры спутника. Однако большинство бортовых приборов работает на переменном токе различных частот (50, 200, 400 и 1000 Гц и более). На первом этапе развития космической техники для создания источников переменного тока при наличии аккумуляторов постоянного тока использовались электромеханические машинные преобразователи, преобразующие постоянный ток в переменный. Это были двух- или трехмашинные мини-агрегаты с соответствующим регулятором частоты и напряжения, имеющим весьма важное значение для точной работы асинхронных и синхронных гистерезисных электродвигателей-гироскопов. В настоящее время машинные преобразователи заменены статическими силовыми полупроводниковыми преобразователями. Для обеспечения точной частоты в этих приборах применяется кварцевый стабилизатор частоты. Применение солнечных батарей как основных источников энергии на космических аппаратах с использованием лазерной техники, техники высоких напряжений и радиотехники создает предпосылки для дальнейшего развития статических преобразователей различных типов.

Электромеханика самоходного аппарата «Луноход». Современный уровень развития космической техники позволил осуществить вывод на окололунную орбиту космического аппарата с посадочным блоком для спуска на поверхность Луны. С помощью такого посадочного блока на поверхность Луны были, в частности, доставлены «Луноходы».

Прообразом «Лунохода» является электротрактор на колесном ходу, который имеет соответствующие аккумуляторные батареи и электрический привод, соединенный с ходовой частью и снабженный аппаратурой регулирования. Особенность «Лунохода» заключается в том, что на нем установлены несколько двигателей, встроенных в механизмы движения колес. Регулирование этих двигателей и изменение направления их вращения обеспечиваются соответствующим автоматом в зависимости от заданной программы или с помощью радиокоманд, поступающих с Земли. «Луноход» снабжен соответствующей фототелевизионной системой и электромеханическими приборами ориентации и управления, позволяющими через свои радиоприемные устройства получать из центра управления соответствующие радиокоманды, осуществлять движение и маневры.

Электромеханика автоматической межпланетной станции «Викинг». Американская межпланетная станция «Викинг» состоит из двух блоков: орбитального и посадочного. Орбитальный блок предназначен для вывода научной аппаратуры на орбиту искусственного спутника Марса и снабжен соответствующими радиотехническими системами и антеннами, обеспечивающими, в частности, связь посадочного блока с наземными приемными станциями.

Рис. 17. Инфракрасный радиометр станции «Викинг»

Электромеханические системы орбитального блока не отличаются существенно от применяемых в типовых искусственных спутниках Земли. Однако для большей надежности в них введено двухкратное резервирование наиболее важных бортовых систем: ориентации, стабилизации, измерительных датчиков, электрогироскопов и управляемых электромеханизмов. Система энергопитания состоит из солнечных батарей с автоматической электромеханической системой ориентации на Солнце и из соответствующих химических батарей.

Наибольший интерес представляет электромеханический инфракрасный радиометр (рис. 17) для фотографирования и измерения температуры на поверхности Марса. Принцип его конструкции заключается в следующем. Зеркальный искатель 2 перемещается в пространстве вдоль главной оптической оси О — О. В зависимости от модификации ИК-радиометр имеет электромеханизм либо линейных, либо вращательных перемещений. Пространственное перемещение вокруг оси измеряется прецизионным датчиком с точностью в пределах нескольких угловых минут. Этот датчик регистрирует пространственное положение зеркала-искателя и с помощью электронного устройства регулирует линейные или вращательные движения элементов электродвигателя 6.

Излучение, поступающее через вход радиометра 1, после отражения от зеркала-искателя 2 попадает на оптическую систему с двойным отражением 3–4 и далее через световоды и светофильтры — на чувствительный приемник или электронный фотоумножитель 5. Электронный усилительный блок усиливает полученные видеосигналы и передает изображения через канал радиосвязи на наземные станции приема. Таким образом, телевизионные изображения в форме видеосигналов при движении орбитального блока по траектории вокруг Марса определяются механическим движением сканирующего зеркала-искателя. Чтобы получить такое же изображение на фоточувствительной пленке, необходимо иметь на приемном пункте синхронное и синфазное электромеханическое оптическое устройство, физические принципы которого были описаны в разделе о функциональных системах.

Если для искусственных спутников Земли, в том числе для геостационарных, движущихся в околоземном пространстве на расстоянии до 36 тыс. км от Земли, проблема передачи видеосигналов с использованием синхронных и синфазных электрических машин является относительно простой задачей, то передача изображения с планет, отстоящих от Земли на расстоянии нескольких сотен миллионов километров, чрезвычайно сложна технически. Эта проблема, в частности, требует точных приборов измерения времени и радиотехнических средств для синхронизации импульсов, обеспечивающих синхронное и синфазное движение электродвигателей при возможных электромагнитных помехах в. радиотракте на дальних расстояниях.

Посадочный блок межпланетной станции «Викинг» конструктивно выполнен (рис. 18) в виде шестигранной платформы, на которой размещены основные системы и устройства. Система энергопитания состоит из двух радиоизотопных термоэлектрогенераторов 1, осуществляющих прямое преобразование тепловой энергии в электрическую с помощью полупроводниковых элементов, охлаждаемых специальным образом. В систему входят также аккумуляторные батареи, подключаемые в момент потребления максимальной мощности. Грунтозаборное устройство 2 посадочной станции предназначено для сбора образцов грунта с участков поверхности площадью в несколько десятков квадратных метров, а также для выполнения исследований и анализа микро- и макроструктуры грунта, в том числе биологического. Устройство смонтировано на телескопической штанге, с помощью которой оно может выдвигаться на несколько метров и поворачиваться как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях.

Рис. 18. Общий вид посадочного блока «Викинга»

Для поступательных и угловых перемещений устройства попользуются электрические двигатели постоянного тока: два — для поворотов, один — для поступательных перемещений телескопической штанги, еще один — для вращения грунтозаборного устройства.

В грунтозаборном устройстве применяются машины постоянного тока с щетками и коллекторами. Эти узлы герметизированы, чтобы щеточная пыль не попадала в отобранные для исследований порции грунта. Однако в рассматриваемом случае применение бесколлекторных и бесщеточных электродвигателей постоянного тока, по мнению автора, представляется более целесообразным.

Система автоматического управления грунтозаборного устройства обеспечивает подачу грунта в соответствующую камеру. На шестигранной платформе посадочного блока расположены также телевизионные камеры 3, радиотрансляционная антенна 4, остронаправленная антенна с электроприводом 5 и штанга 6 с метеорологическими приборами для исследований явлений в области метеорологии и сейсмологии.