System łączności modułu dowodzenia/serwisowego

Wprowadzenie

System łączności Modułu dowodzenia/serwisowego ang. Command Service/Module (CSM) – organizacyjno-techniczny zespół osobowy i środków umożliwiających transmisje informacji oraz przetwarzania danych na odległość, wykorzystywany w programie Apollo do wymiany informacji, w których jedną ze stron była załoga CSM. System zabezpieczał łączność głosową, telewizję, przekaz danych telemetrycznych, pomiędzy statkiem kosmicznym a kontrolerami lotu Centrum Łączności Kierowania Załogowymi Lotami Kosmicznymi (ang.) Manned Space Flight Network (MSFN)[1].

Ponadto system zapewniał łączność pomiędzy:

  • modułem dowodzenia ang. Command module (CM) a modułem księżycowym ang. Lunar module (LM)
  • Modułem dowodzenia a astronautami ubranymi w skafandry ciśnieniowe i realizującymi spacer księżycowy

Peryferyjnymi urządzeniami przekazującymi mowę były zestawy słuchawkowe astronautów we wszystkich możliwych relacjach. Każdy zestaw słuchawkowy posiadał dwie niezależnie działające słuchawki i dwa mikrofony z przedwzmacniaczami. Każdy astronauta na głównym panelu ze wskaźnikami posiadał własny panel audio[a], który wskazywał mu, kogo odbiera poprzez słuchawki i do kogo nadaje mówiąc do mikrofonu. Zestawy słuchawkowe były podłączone do paneli audio poprzez kable w skład, których wchodziły przewody łączące czujniki znajdujące się pod bielizną astronauty ang. constant wear garment. W skład wiązki kabli zestawów słuchawkowych poszczególnych astronautów wmontowane były przełączniki uruchamiające mikrofony. Przełączniki te można było wykorzystać także, jako klucz telegraficzny do przesyłania sygnałów w czasie zagrożenia.

Trzy zestawy słuchawkowe wraz z trzema panelami audio były podłączone do trzech identycznych centralnych modułów audio. Centrum sygnałów audio zajmowało się dystrybucją wszystkich sygnałów głosowych w module dowodzenia[2].

Sygnały audio z centrum kierowane było do:

  • odpowiedniego odbiornika lub nadajnika
  • centrum kontroli startowej (podczas sprawdzania listy startowej)
  • grupy poszukiwawczo-ratunkowej znajdującej się na zewnątrz modułu po wodowaniu
  • magnetofonu zapisującego rozmowy

Były dwie metody bezprzewodowego przekazywania informacji na duże odległości:

  1. zestaw nadajnik i odbiornik w paśmie VHF z modulacją amplitudy (AM)
  2. zestaw nadajnik i odbiornik w paśmie S z modulacją amplitudy

Łączność głosowa z MNFS na zakresie VHF była realizowana podczas startu, wznoszenia, oraz w pobliżu Ziemi (do 600 km). Łączność w paśmie S realizowana była zarówno na małych odległościach, jak i na dużych. Kiedy CSM znajdował się po niewidzialnej z Ziemi stronie Księżyca i łączność z Ziemią nie była możliwa, ograniczona wielkość sygnałów audio była być zapisywana na taśmie. Po odzyskaniu łączności zapisane dane były odtwarzane z 32 razy większą prędkością. Po wodowaniu na oceanie, podczas akcji podejmowania astronautów z modułu dowodzenia pływającego na tratwie ratunkowej, łączność w zakresie VHF była utrzymywana ze stacją naziemną, a z płetwonurkami poprzez telefon wewnętrzny.

Łączność kablowa, za pomocą telefonu pokładowego (intercom) zapewniała łączność pomiędzy:

  • astronautami
  • podczas startu pomiędzy astronautami w CSM i kontrolą startową
  • po wodowaniu z płetwonurkami z grupy poszukiwawczej
  • z urządzeniami zapisującymi rozmowy podczas braku łączności z MSFN[3]

Przekazywanie danych telemetrycznych

Struktura modułów CSM i ich podsystemy, zawierały czujniki które, zbierały dane o ich aktualnym stanie i o realizacji zadań. Różne formy danych były przyjmowane przez system przetwarzania danych i transmitowane na Ziemię.

Wyposażenie radiowe

Rozmieszczenie anten na CSM
Kierunkowa antena pasma S na CSM

W skład wyposażenia radiowego CSM wchodziły środki do odbioru i nadawania:

  • informacji głosowych
  • danych telemetrycznych
  • sygnałów poszukiwania i śledzenia

Środkami tymi były:

  • dwa zestawy nadawczo-odbiorcze VHF
  • wyposażenie pasma S
    transponder główny
    transponder drugorzędny
    nadajnik z modulacją częstotliwości (FM)
    główny wzmacniacz mocy
    drugorzędny wzmacniacz mocy
  • radiolatarnia VHF (uruchamiana po wodowaniu)

Radiowe środki łączności zapewniały przekaz informacji pomiędzy:

  • CM i MSFN w paśmie S a w fazie orbitalnej około ziemskiej także paśmie VHF/AM
  • CM i LM w paśmie VHF/AM
  • CM i astronautami na powierzchni Księżyca (EVA) w paśmie VHF/AM
  • CM i grupą poszukiwawczą w paśmie VHF/AM

Anten środków łączności na CSM było dziewięć, nie licząc radiolokacyjnej anteny zbliżeniowej LM do CSM ang. rendezvous radar antena która, była integralną częścią transponderu radiolokacyjnego. Anteny łączności można było podzielić na cztery grupy: VHF, Pasma S, VHF do łączności z grupą poszukiwawczą, radiolatarnia. Dwie anteny VHF o dookólnej charakterystyce promieniowania były rozłożone co 180° na obwodzie modułu serwisowego. Było pięć anten pasma S, jedna o wysokim zysku energetycznym zamontowana na tylnej podstawie cylindra tworzącego moduł serwisowy i cztery anteny dookólne zamontowane co 90° dookoła modułu dowodzenia. Antena o wysokim zysku energetycznym, do czasu osiągnięcia rejonu TLI[b], rozdzielenia paneli adapteru SLA i przegrupowania modułów, była złożona w adapterze SLA. Po rozwinięciu anteny stawała się sterowalna dzięki przegubowemu zamocowaniu, była to zasadnicza antena do łączności na dużych odległościach i zapewniała łączność na dystansie Ziemia - Księżyc (Przeciętna odległość to 384403 km). Cztery dookólne o prawoskrętnej polaryzacji kołowej anteny pasma S zamontowane były na module dowodzenia i służyły do łączności z Ziemią na odległościach do 600 km. Dwie VHF anteny do łączności z grupą poszukiwawczą znajdowały się na górnym przedziale modułu dowodzenia i rozkładały się automatycznie 8 s. po rozwinięciu spadochronów głównych[4][5].

Wyposażenie telewizyjne

Dowódca załogi obserwuje na ekranie monitora operację zbliżania i dokowania modułu księżycowego do CSM

CSM był wyposażony w małą przenośną kamerę telewizyjną. Jej zadaniem było zapewnienie przekazu telewizyjnego z kabiny CSM w czasie rzeczywistym do MSFN. Zespolony sygnał wizji z kamery przekazywany był do modulatora wstępnego, gdzie następowała modulacja częstotliwościowa fali nośnej sygnałem wizji. Następnie sygnał wielkiej częstotliwości był przekazywany do nadajnika w paśmie S i do współpracującego z nim wzmacniacza mocy wielkiej częstotliwości. Głównym zadaniem kolorowej kamery telewizyjnej było jej użycie podczas operacji zbliżenia i dokowania LM do CSM. Podczas tej operacji kamera była zamocowana w prawym oknie zbliżeniowym do LM a dowódca załogi obserwował operację zbliżenia i dokowania na monitorze TV[6].

Radarowy transponder zbliżeniowy

Radarowy transponder zbliżeniowy ang. Rendezvous Radar Transponder (RRT) odbierał od wracającego z powierzchni Księżyca LM sygnał radarowy w paśmie X, wypromieniowany przez jego radar zbliżeniowy ang. Rendezvous Radar (RR) i odpowiadał sygnałem zgodnym fazowo, informacja o odległości LM do CSM była zawarta w przesunięciu częstotliwości odebranej od LM w stosunku do częstotliwości wypromieniowanej przez transponder CSM. Transponder był elementem radarowego podsystemu LM, w skład którego wchodziły:

  • radar zbliżeniowy w członie wznoszenia LM,
  • tansponder w CSM,
  • radar lądowania zamontowany w członie zniżania LM.

Podczas fazy opadania na powierzchnię Księżyca, LM i CSM utrzymywały ciągły kontakt radarowy poprzez transponder zbliżeniowy na CSM i radar zbliżeniowy na LM. W końcowej fazie opadania na powierzchnię Księżyca, radar lądowania mierzył wysokość i prędkość względem powierzchni Księżyca. Pod koniec pobytu na powierzchni Księżyca radar zbliżeniowy na LM był użyty do śledzenia transpondera na orbitującym CSM i odebrania jego orbitalnych parametrów w celu oszacowania momentu wystrzelenia modułu wznoszenia na trajektorię zbliżeniową z CSM.

Radar lądowania pozostawał wraz członem zniżania na powierzchni Księzyca[7][8].

Uwagi

  1. ↑ Tor audio jest to tor przesyłania sygnałów małej częstotliwości, sygnały m.cz. można przesyłać tylko przewodowo
  2. ↑ Rejon TLI i operacje, które tam przeprowadzano, są omówione w podrozdziale Lot do orbity Księżyca

Przypisy

  1. ↑ Apollo Operations Handbook Block II Spacecraft (ang.). W: Telecommunications System [on-line]. NASA. s. 345. [dostęp 2012-02-28].
  2. ↑ CSM Telecommunications_Subsystem (ang.). W: rozdział [on-line]. NASA. s. 1. [dostęp 2012-02-28].
  3. ↑ CSM Telecommunications Subsystem (ang.). W: Telecommunications [on-line]. s. 2. [dostęp 2012-03-01].
  4. ↑ CSM Telecommunications Subsystem (ang.). W: Radio Frequency Equipment [on-line]. NASA. s. 3. [dostęp 2012-03-02].
  5. ↑ CSM Telecommunications Subsystem (ang.). W: Antennas [on-line]. NASA. s. 16. [dostęp 2012-03-03].
  6. ↑ Apollo Operations Handbook (ang.). W: Television (TV) equipment [on-line]. NASA. s. 367. [dostęp 2012-03-07].
  7. ↑ Apollo Operations Handbook (ang.). W: Rendezvous Radar Transponder [on-line]. NASA. s. 396-397. [dostęp 2012-03-04].
  8. ↑ LM 10 Handbook and Subsequent Volume 1 (ang.). W: Radar Subsystem [on-line]. NASA. s. 207. [dostęp 2012-03-06].

Media użyte na tej stronie

Monitor TV in CSM.JPG
Dowódca załogi obserwuje na monitorze telewizyjnym operacje zbliżania się modułu księżycowego do modułu dowodzenia.
CSM high gain antenna.jpg
Antena pasma S o wysokim zysku energetycznym statku kosmicznego Apollo.
CSM antenna locations.jpg
Rozmieszczenie anten łączności i anteny radarowej zbliżeniowej do Modułu księżycowego, na Module dowodzenia/serwisowym