Družice Interkosmos 1
Dne
14. října 1969 startovala z kosmodromu Kapustin Jar dvoustupňová nosná raketa
typu Kosmos, která dopravila na oběžnou dráhu první společnou družici organizace
Interkosmos. Interkosmos 1 je v podstatě standardní vědeckou družicí
(reprezentovanou Kosmosem 166), nese vědecké přístroje tří států - ČSSR, NDR
a SSSR, a je určen ke studiu rentgenového a ultrafialového záření Slunce v oblasti,
která není pozorovatelná ze Země. Československo, které se tímto zařadilo mezi
státy s aktivním kosmickým výzkumem, se na pokusu podílí dvěma experimenty:
rentgenovým a optickým fotometrem
Foto : Družice Interkosmos 1 v montážní hale na kosmodromu
(jkj) L+K č.24 / 1969
INTERKOSMOS 1 (1969-088A)
Letectví a kosmonautika č.26 / 1970, str.1023 - 1024
Marcel GRÜN, Jiří KROULÍK, SPACE
Když v říjnu 1965 skončila první přípravná jednání, směřující k vytvoření organizace socialistických států pro kosmický výzkum, bylo zřejmé, že výzkum vesmíru nebude jen doménou velmocí, ale záležitostí co největšího počtu zemí světa.
O základní orientaci našeho kosmického výzkumu a zapojení do organizace Interkosmos. jak bylo sdružení nazváno, bylo rozhodnuto usnesením vlády ČSSR z 18 4. 1966; dne 11 5. 1966 pak byla ustavena řídicí a koordinační československá komise pro spolupráci ve výzkumu a využití kosmického prostoru, jejímž předsedou se stal akademik J. Kožešník.
Vývoj družice
Ve dnech 5. až 13. 4. 1967 se konala porada všech členských zemí Interkosmosu, na níž byly stanoveny hlavní rysy budoucí spolupráce. V říjnu téhož roku za účasti tří Čechoslováků se v moskevském fyzikálním ústavu P. M. Lebeděva dohoda o vypuštění společné Družice pro sledování krátkovlnného záření Slunce upřesnila. Start družice byl stanoven na počátek léta 1969. Byl určen vědecký program, aparatura a etapy vývoje, včetně časových termínů. Přes jistou nedůvěru K možnosti našich odborníků v poměrně krátké době navrhnout a vyzkoušet novou aparaturu - o níž se ještě nevědělo, jak bude vypadat - bylo rozhodnuto umístit na palubě družice Interkomos 1 dva československé experimenty. Další porady zúčastněných stran (SSSR, NDR a ČSSR) se konaly na jaře roku 1968, tedy v době, kdy se - na rozdíl od našich partnerů - s vývojem československých přístrojů teprve začínalo (duben 1968). Přes další zdržení v druhé polovině roku 1968 se nakonec podařilo aparaturu dokončit včas, takže v červenci 1969 mohla být spolu s dalšími vědeckými přístroji podrobena kompletním zkouškám na technickém exempláři družice tzv. technologický experiment, kdy proběhne úplná montáž a odzkoušení, avšak poté se přístroje demontují, případně upraví a připraví ke startu). Pro naše vědce a techniky dopadly zkoušky uspokojivě, i když bylo nutné provést různé úpravy (odstínění), zejména aby se zabránilo rušení aparatur na družici instalovaných (silné elektromagnetické pole hlavního telemetrického vysílače).
Průběh letu
Ke
konečné montáži letové soupravy vědeckých přístrojů na družici se přikročilo
v září roku 1969. Po několikanásobném odkladu, zkouškách telemetrie a celé soupravy
počátkem října, byla 10. 10. družice připojena k nosné raketě, zakryta ochranným
aerodynamickým pláštěm a dopravena s raketou na podzemní rampu. V odpoledních
hodinách dne 14. října 1969 standardní dvoustupňová nosná raketa Kosmos s Interkosmosem
1 odstartovala. Po uvedení na oběžnou dráhu se družice uvolnila ze svého lůžka
na druhém stupni rakety. V průběhu prvního oběhu nebyla aparatura úmyslně zapojována,
aby byl ponechán čas k odplynování měřicího zařízení vně družice. Přístroje
byly zapojeny až na dru-hém oběhu; bezprostředně poté, díky malému německému
vysílači RTT (pro přenos v reálném čase), dostali naši odborníci předběžnou
zprávu o tom, že naše a německá aparatura pracují. O hodinu později ji potvrdily
záznamy sovětského telemetrického střediska. Na třetím a jedenáctém oběhu přestaly
pracovat dva ze tří plynových proporcionálních počítačů na rentgenovém fotometru
(ČSSR). Asi tři týdny po startu došlo k poruše orientačního systému a od té
doby se prostřednictvím optického fotometru uskutečňovalo jedno kontrolní měření
denně. Dne 2. 1. 1970 družice zanikla.
Popis družice
Interkosmos 1 (sovětské označení 3-IK-1) je běžně používaným standardním typem vědecké družice série Kosmos (např. 166, 233). Družice má tvar válce zakončeného z obou stran polokulovitými vrchlíky. K základnám válce je připojena osmiúhelníková konstrukce, nesoucí osm panelů se slunečními bateriemi (motoricky vyklápěné po uvedení na dráhu), antény apod. Nad horním vrchlíkem je plošina s vědeckými přístroji, jejichž pomocné vybavení je uloženo pod vrchlíkem. Na povrchu válce jsou připevněny bloky slunečních senzorů, čidla systému orientace, kulovité nádržky se stlačeným dusíkem a trysky stabilizačního systému. Uvnitř střední a spodní části jsou další pomocné systémy, např. systém orientace s inerciální plošinou, telemetrické zařízení, paměť, akumulátory apod. Vnitřní prostor družice je tlakován inertním plynem na 1 at. Pasivní termoregulaci zajišťuje vrstvený tkaninový povlak, jímž je potažena horní a střední část družice; spodní vrchlík nese systém aktivní termoregulace.
Stabilizace
Družice je stabilizována kolem podélné osy, orientované při pozorovaní na Slunce
s přesností 2° (orientace na střed slunečního disku je automatická, vždy po
výletu ze stínu). Základem stabilizačního systému je inerciální setrvačníková
plošina. Při každém oběhu se měl uskutečnit trojí, případně častější přechod
na řádkovací režim - automaticky, či na povel ze Země - při kterém osa družice
rastruje v jedné souřadnici sluneční disk s konstantní úhlovou rychlostí.
Orientační systém, sestávající ze dvou kulovitých nádržek na stlačený dusík
(160 at.) a soustavy trysek, však začal asi 14 dnů po startu vykazovat poruchy.
Proto nemohl být plánovaný výzkum splněn beze zbytku.
Energetický systém
Hlavním zdrojem elektrické energie pro práci družice je osm panelů (rozměrů 0,4X0,8 m) slunečních baterií, s přibližně 20 000 slunečních článků, rozmístěných kromě panelů na horní části osmiúhelníkové konstrukce (při plném osvětlení dodává asi 150 W). Doplňujícím zdrojem jsou akumulátory. Jmenovité napětí, dodávané do sítě družice, je 14 V, s kolísáním v rozmezí 12 až 17 V.
Spojový systém
Pro
přenos údajů všech měřicích systémů (vysílají se z magnetofonového záznamu)
je na palubě hlavní telemetrický vysílač sovětské konstrukce. Přenos (trvá asi
5-7 minut) se uskutečňuje na povel sovětského řídícího střediska, v době rádiové
viditelnosti z území SSSR. Automatika družice přebírá instrukce prostřednictvím
sovětského přijímače povelů. Pro přímý přenos dat z Lyman-alfa fotometru a dvou
kanálů rentgenového fotometru se navíc užívá malého německého vysílače (výkon
200 mW,, frekvence 136 MHz, fázová modulace). Čtyři telemetrické stanice - Neustrelitz
(NDR), Krasnaja Pachra (SSSR), Ondřejov a Panská Ves (ČSSR) - které jsou vybaveny
anténami pro příjem RTT, mohou přijímat signál za vzdálenosti 3 000 km.
Vědecká aparatura
Československým vkladem byly dva přístroje - čtyřkanálový rentgenový fotometr a dvoukanálový optický fotometr, oba výlučně československé konstrukce, postavené pouze z československých součástek. Od obou přístrojů zhotovily Tesla - Výzkumný ústav sdělovací techniky Praha (elektronika) a Tesla - Přemyšlení (čidla) tři vzájemně zaměnitelné soupravy: letovou, záložní a zkušební. Aparatury byly osazeny tranzistory, při jejichž použití bylo možné navrhnout elektronické obvody s podstatně menším příkonem, než při použití integrovaných obvodů.
Fotometr měkkého rentgenového záření (měřené energie 1,5-6,5 keV,> 50 keV a > 50 keV + částice) sestával ze tří celků - bloku detektorů, bloku elektroniky a napájecího zdroje - o celkové hmotě 4,31 kg. Pouze blok detektorů, obsahující čtyři čidla, měnič vysokého napětí pro napájení čidel (až 1800 V) a předzesilovače, byl vně družice na plošině ve vrchní části. Zbývající dva celky, tj. napájecí blok s měničem nízkého napětí a stabilizátorem, a blok elektroniky se čtyřmi zesilovacími a registračními obvody, byl uvnitř družice. Příkon celé aparatury se sedmdesáti tranzistory a jednatřiceti diodami činil 2,4 W.
Tři z použitých čidel tvořily plynové proporcionální počítače, čtvrté křemíkový krystalový detektor (otevřená polovodičová dioda s přechodem polarizovaným v nepropustném směru). Dva z plynových počítačů měly beryliové okénko (0,1 a 0,15 mm), vymezující požadovaný rozsah energií, třetí, kontrolní - měřil úroveň pozadí - byl bez filtru. Náplň všech plynových počítačů byla stejná: 350 mm Hg argonu a 20 mm Hg metanu. Hodnoty ze dvou kanálů přenášel malý německý vysílač; nezávisle na tom se údaje všech čtyř kanálů zaznamenávaly do paměti.
Aby se zvýšila odolnost proti přetížení a vibracím, byly některé části bloku elektroniky polity silikonovým kaučukem francouzské výroby a napájecí blok zalit speciální látkou ZEL 10 (specifická váha 2,2), výrobkem Tesla - VÚST.
Princip měření rentgenového fotometru je následující: fotony rentgenového záření, propuštěné okénkem, se v detektoru přemění na elektrické impulsy, ty se zesílí v impulsním předzesilovači, přivedou do zesilovače, tvarovacího obvodu, a logaritmického detektoru četnosti, kde se získává stejnosměrné napětí 0-6 V, jako míra četnosti energetických kvant. Získané hodnoty pak jdou do telemetrické soustavy.
Optický fotometr (měřil v oblasti červené a modré barvy) měl dvě hlavní části - optickou a elektronickou. První z nich obsahovala filtry, optiku a křemíkové fotodiody (60 mV), druhá pak zesilovače, měnič a stabilizátory napětí. Celková hmota obou sestav - 0,65 kg. Stejně jako u rentgenového fotometru byl blok detektorů umístěn vně družice na plošince (v prostoru mezi rentgenovým fotometrem a rentgenovým spektroheliografem; na kresbě není vidět), blok elektroniky uvnitř. Také v bloku elektroniky bylo k zvýšení odolnosti použito látky ZEL, v níž byla elektronika zalita. Elektronická část byla osazena 26 tranzistory a 6 diodami; její příkon při jmenovitém napětí činil 0,8 až 1,2 W. Měření optického fotometru se zaznamenávalo a vysílalo hlavní telemetrií; až do ztráty orientace se uskutečnila asi tři měření (v druhém režimu).
Princip měření: světelné záření prošlé optickým filtrem a objektivem dopadá na křemíkovou fotodiodu. Napětí získané na fotodiodě se zesílí ve stejnosměrném operačním zesilovači na hodnotu 0-6 V a převádí se do telemetrické soustavy.
SSSR
Sovětští vědci připravili pro družici Interkosmos 1 dva přístroje :
rentgenový polarimetr (měření v rozsahu 0,6-0,8 Å) a
rentgenový spektroheliograf (vlnové délky 1,7-15 Å).
NDR
Německý partner se podílel jedním experimentem :
Lyman-alfa fotometrem (1215,6 Å), včetně malého speciálního vysílače,
který vysílal naměřené veličiny v reálném čase (bližší údaje viz spojový systém).
Čidlo Lyman-alfa fotometru, které na kresbě není vidět, se (při pohledu zpředu)
nacházelo vlevo od bloku čidel rentgenového fotometru.
Literatura:
1. L. A. Vedešin, M. G. Kroškin: Věstník AN SSSR 39 (1969), Č. 12, 19
2. B. Valníček, Věda a život (1969), 219
3. B. Komárek, Sborník přednášek DTN 1970, Tesla - VÚST Praha 1970
4. B. Valníček, Vesmír 49 (1970), 189
5. B. Valníček, Říše hvězd 51 (1970), 81
Foto : Družice Interkosmos 1 v montážní hale na kosmodromu
Nákres : Družice Interkosmos 1 s popisem jednotlivých částí a přístrojového
vybavení
Vědecká družice Interkosmos 1 (1969 - 088 A) - pracovní název Vlašťovka
Rozměry:
průměr asi 80 cm, délka 150 cm, 40 x 80 cm sluneční panel
Hmota: 315 kg
Úkoly:
studium polarizace rentgenového záření Slunce;
měření rozložení rentgenového záření po slunečním kotouči;
měření měkkého a středního rentgenového záření Slunce;
měření záření ve vodíkové čáře Lyman α;
měření změn intenzity slunečního světla v době západu družice do stínu Země
Start: 14. 10. 1969, 14.39 SEČ z kosmodromu Kapustin Jar, nosná raketa Kosmos 2M
Dráha: nízká geocentrická
Perigeum: 254 km
Apogeum: 626 km
Sklon: 48,38°
Oběžná doba: 93,31 minuty
Stabilizace: rotací, osa směřovala na Slunce s přesností 2°
Životnost: družice 1969-088A zanikla 2. 1. 1970, raketa 1969-088B zanikla 16. 12. 1969
Přístroje a jejich řešitelé: rentgenový fotometr (Astronomický ústav ČSAV, Ondřejov - B. Valníček, Tesla - VÚST - B. Komárek); optický fotometr (Astronomický ústav ČSAV, Ondřejov - K. Zacharov, Tesla - VÚST - B. Komárek); rentgenový polarimetr (Fyzikální ústav Lebeděva, Moskva - S. L. Mandelštam, I. P. Tindo); rentgenový spektroheliograf (Fyzikální ústav Lebeděva, Moskva - S. L. Mandelštam, I. A. Žitnik); fotometr pro měření v čáře Lyman α (Německá akademie věd, Berlín - Ch. Schmellovsky, H. J. Fischer)
Poznámka: Zúčastněné státy se na pracovní poradě konané ve dnech 3. 3. - 6. 3.1970 v Praze (jednala o výsledcích Interkosmosu 1) dohodly na opakování pokusu ve čtvrtém čtvrtletí roku 1970 (Interkosmos 4 - 1970-084A - start 14. 10. 1970). Kromě rentgenového fotometru československé strany zůstalo přístrojové vybavení nezměněno.
Další informace - literatura a internet (výběr) :
A.Vítek: SPACE 40 - http://www.lib.cas.cz/space.40/INDEX1.HTM
P.Lála: Přehled kosmonautiky 1957 - 1969 (ČTK, 1970)
Z´78 (Zápisník) - zvláštní číslo na počest startu prvního čs. kosmonauta (MAGNET,
1978)
K.Pacner: Devět dnů kosmických (Mladá fronta, 1978)
P.Toufar, M.Balous: Cesty ke hvězdám (Albatros, 1976)
V.P.Gluško a kol.: Kosmonavtika: Encyklopedia (Sov. Enciklopedia, Moskva, 1985)
http://technet.idnes.cz/cesi-se-v-kosmu-neztratili-exkluzivni-serial-o-dobyvani-vesmiru-pxu-/tec_vesmir.asp?c=A071127_160218_tec_vesmir_vse
--------------------------------------------------------------------------
Přepis a doplnění článku:
M.Filip
14.10.2009
Aktualizováno : 15.10.2009
[ Obsah | Nepilotované kosmické lety | Program Interkosmos ]