Введение в ракетно-космическую технику. Том 2

 
 




 
ВВЕДЕНИЕ  
В РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКУЮ  
ТЕХНИКУ 
 
Учебное пособие в двух томах 
Под общей редакцией заведующего базовой кафедрой  
управления и информационных технологий в космических системах  
ГБОУ ВО МО «Технологический университет» профессора,  
заслуженного деятеля науки Российской Федерации Г. Г. Вокина 
 
 
ТОМ 2  
КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ  
И ИХ СИСТЕМЫ. 
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ 
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКИХ СИСТЕМ 
 
 
3-е издание
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2024 

УДК 629.76/.78 
ББК 39.6 
В24 
А в т о р ы :
А. П. Аверьянов, Л. Г. Азаренко, Г. Г. Вокин, Н. А. Кащеев, 
Л. А. Мачнева, В. С. Чаплинский 
Р е ц е н з е н т ы :
доктор технических наук, профессор  
В. А. Чобанян (ВА РВСН имени Петра Великого); 
кандидат технических наук, доцент А. А. Роганов (РГУТиС) 
 
 
  
 
 
В24 
 
Введение в ракетно-космическую технику : учебное пособие  
в двух томах. Том 2.Космические аппараты и их системы. Проектирование и перспективы развития ракетно-космических систем / [Аверьянов А. П. и др.] ; под общ. ред. Г. Г. Вокина. - 3-е изд. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2024. - 444 с. : ил., табл. 
 
 
ISBN 978-5-9729-1643-6 
 
 
ISBN 978-5-9729-1642-9 (Т. 2) 
 
УДК 629.76/.78 
ББК 39.6 
 
 
ISBN 978-5-9729-1643-6 
‹ Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
ISBN 978-5-9729-1642-9 (Т. 2) ‹ Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 

3
ПРЕДИСЛОВИЕ 
Ракетно-космическая наука и техника по своему содержанию являются, как известно, научно-техническими областями знаний синтетического характера. Их предметные области, связанные, в первую очередь, с осуществлением полетов в околоземном космическом  пространстве и к небесным телам Солнечной системы, опираются на результаты и достижения целого ряда 
фундаментальных и прикладных наук. К этим наукам, в первую очередь, 
надо отнести механику, физику, радиоэлектронику, электротехнику, автоматику, астрономию, химию, теплотехнику, физику твердого тела, сопротивление материалов и т.д. 
Для студентов, готовящихся стать специалистами в области создания 
космических систем научного, оборонного или социально-экономического 
назначения, в основе которых лежит широкое использование упомянутых 
выше областей науки и техники, а также смежных с ними научнотехнических дисциплин, необходимо иметь четкие представления как об 
условиях работы космических средств целевого назначения, так и о требованиях к их характеристикам со стороны объектов-носителей этих средств - 
ракет и космических аппаратов по самым разным аспектам. Эти сведения 
студенты получают, как правило, при чтении курсов вводного характера, содержание которых носит, как правило, усеченный характер и их до сих пор 
нельзя считать устоявшимися. На практике же при выполнении конкретных 
разработок студенты, аспиранты или молодые специалисты сталкиваются с 
очень широком кругом смежных вопросов, соприкасающихся с предметной 
областью ракетно-космической техники, которые при чтении учебных курсов 
по специальности не рассматриваются. Опыт чтения учебных курсов и подготовки специалистов в области космических систем различного назначения 
привел к выводу о целесообразности подготовки специального учебносправочного пособия, в котором бы в краткой и доступной форме излагались 
ключевые сведения, прежде всего прикладного характера из всех основных и 
смежных разделов ракетно-космической науки и техники, в чем, как правило, 
нуждаются будущие специалисты космического профиля как в учебной, так в 
практической работе. 
При подготовке издания учтен опыт чтения вводных и специальных 
курсов для студентов и аспирантов, а также опыт руководства дипломным 
проектированием и практическими занятиями. При отборе тематических материалов для данного пособия широко использовались хорошо апробированные и отработанные информационные источники отечественных и зарубежных научно-технических изданий и периодической печати.

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ 
АВТ
- антенно-волновой тракт
АГСК
- абсолютная геоцентрическая система координат
АДХ
- аэродинамические характеристики
АЕ
- Астрономический ежегодник
АКД
- аппаратура канала данных
АКК
- авиационно-космический комплекс
АМС
- автоматическая межпланетная станция
АП
- антенный привод
АППИ              - автономный пункт приёма информации
АРУ
- автоматическая регулировка мощности
АРККН             - авиационно-космический комплекс космического
назначения
АРМ
- автоматизированное рабочее место
АС
- антенная система
АСК
- автоматизированная система конструирования
АСН
- аппаратура спутниковой навигации
АСПР               - автоматизированная система плановых расчётов
АСПР               - автоматизированная система проектирования
АСУ
- автоматизированная система управления
АСУТП            - автоматизированная система управления технологическими
процессами
АТ
- азотный тетраксид
АТС
- автоматическая телефонная станция
АТТ
- аттенюатор
АЦП
- аналогово-цифровой преобразователь
АЦП
- аналогово-цифровой преобразователь
АЧХ
- амплитудно-частотная характеристика
БА
- бортовая аппаратура
БАКИС            - бортовая аппаратура командно-измерительной системы
ББ
- боевой блок
БКС
- бортовая кабельная сеть
БКУ
- бортовой комплекс управления
БРПЛ               - баллистические ракеты подводных лодок
БРТК
- бортовой ретрансляционный комплекс
БЦВМ              - бортовая цифровая вычислительная машина
ВБР
- вероятность безотказной работы
ВКС             
- воздушно-космический самолёт
ВКС             
- вводная коммутационная стойка
ВМФ
- военно-морской флот
ВУ
- воспроизводящее устройство
ГВЗ
- групповое время запаздывания
ГИС
- геоинформационная система

ГК
- грузовой корабль
ГКНПЦ            - государственный космический научно-производственный
центр
ГКИ
- галактическое космическое излучение
ГЛОНАСС       - глобальная навигационная спутниковая система
ГМВ
- геомагнитная возмущённость
ГМО
- гидрометерологическое обеспечение
ГОСК               - абсолютная геоцентрическая система координат
ГРЦ
- государственный ракетный центр
ГСО
- геостационарная орбита
ГФО
- геофизическое обеспечение
ГЧ
- головная часть
ДЗЗ
- дистанционное зондирование Земли
ДМ
- демодулятор
ДМ               
- делитель мощности
ДМВ
- декретное московское время
ДО               
- датчики ориентации
ДУ
- двигательная установка
ЖРД
- жидкостной ракетный двигатель
ЗАО
- закрытое акционерное общество
ЗИП
- запасные части, инструмент, принадлежности
ИГД
- исходные геодезические данные
ИИ
- ионизирующее излучение
ИО
- исполнительные органы; информационное обеспечение
ИПМ
- институт проблем механики
ИС
- информационные средства
ИСЗ
- искусственный спутник Земли
ИСУ
- интегрированная система управления
ИТНП               - измерение текущих навигационных параметров
КА
- космический аппарат
КБ
- конструкторское бюро
КВ
- короткие волны
КВРБ
- кислородно-водородный разгонный блок
КД
- космическая деятельность
КИС
- командно-измерительная система
КК
- космический корабль
КНС
- космическая навигационная система
КРК             
- космический ракетный комплекс
КРТ              
- компоненты ракетного комплекса
КС
- космическая система
КС
- космическая система
КТС
- комплекс технических средств
КТСОП            - коммутируемая телефонная сеть общего пользования
КУ
- контроллер управления
ЛА               
- летательный аппарат


ЛВС                   - локальная вычислительная сеть 
ЛИ                     - лётные испытания 
ЛК  ТДВ           - лунный космический театр военных действий 
ЛШ                    - логическая шкала 
МАКС                - многоцелевая авиационно-космическая система 
МБР                  - межконтинентальная баллистическая ракета 
МГУ                  - Московский государственный университет 
                               им. М.В. Ломоносова 
МКА                 - малый космический аппарат 
МКС                 - Международная космическая станция 
ММД                 - математическая модель движения 
МТГ                  - микрофонно-телефонная гарнитура 
МУ                   - мощности усилитель 
МШУ               - малошумящий усилитель 
МЭМС              - микро электро механические системы 
НАКУ               - наземный автоматизированный комплекс  управления 
НАП                  - навигационная аппаратура потребителей 
НАП                  - навигационная аппаратура потребителя 
НАСА               - национальное агентство по аэронавтике и исследованию  
                               космического пространства, США 
НВ                     - навигационный вычислитель 
НДМГ               - несимметричный диметилгидрозин 
НИР                   - научно-исследовательская работа 
НКУ                 - наземный комплекс управления 
НО                    - направленный ответвитель 
НП                    - навигационный процессор 
НПО                 - научно-производственное объединение 
НС                    - наземная станция 
НССК               - начальная стартовая система координат 
НТ                     - навигационная точка 
НФП                 - новые физические принципы 
НШС                - нештатная ситуация  
ОА                    -оптическая аппаратура  
ОБС                  - орбитальная базовая станция 
ОГ                     - опорный генератор 
ОГР                  - ограничитель 
ОЗЭ                  - общий земной эллипсоид 
ОК                    - орбитальный корабль 
ОКР                  - опытно-конструкторская работа 
ОКС                 - обитаемая космическая станция 
ОЛ                    - орбитальные лаборатории 
ООД                 - оконечное оборудование данных 
ООН                 - Организация объединённых наций 
ООС                 - обитаемая орбитальная станция 

ОП
- объект проектирования
ОПС
- орбитальная пилотируемая станция
ОПУ
- опорно-поворотное устройство
ОС
- орбитальная станция
ОФМ
- относительная фазовая модуляция
ОСПО              - общесистемное программное средство
ПГ
- полезный груз
ПЕР
- передатчик
ПК
- пилотируемый корабль
ПК ТДВ            - приземный космический театр военных действий
ПКО
- противокосмическая  оборона
ПО
- программное обеспечение
ПП
- приёмо-передатчик
ПР
- приёмник
ПРО
- противоракетная оборона
ПУ               
- пусковая установка
ПУ
- предварительный усилитель
ПУИ
- пульт управления и индикации
ПУМ
- предварительный усилитель мощности
ПФ               
- полосовой фильтр
ПШ
- подавление шумов
РАН
- Российская академия наук
РБ
- разгонный блок
РВСН               - Ракетные войска стратегического назначения
РДТТ
- ракетный двигатель твердого топлива
РК
- ракетный комплекс
РКД
- результаты космической деятельности
РКА
- Российское космическое агентство
РКК             
- ракетно-космическая корпорация
РКК             
- ракетно-космический комплекс
РКН
- ракета космического назначения
РКТ
- ракетно-космическая техника
РН
- ракета-носитель
РСН
- ракета стратегического назначения
РСУ
- радиотехнические средства управления
РТР
- ретранслятор
РТС
- радиотехническая система
РУ
- развёртывающее устройство
РЭП
- радиоэлектронное подавление
СА
- солнечная активность
САК
- система атмосферной коррекции
САПР               - система автоматизированного проектирования
САС
- система аварийного спасения
САС
- стойка автосопровождения


СБ                     - солнечная батарея 
СвСК                - связанная система координат 
СВЧ                  - сверхвысокая частота 
СДУ                  - система дифференциальных уравнений 
СДК                  - система доатмосферной коррекции 
СЖО                 - система жизнеобеспечения  
СК                     - система координат 
СК                     - стартовый комплекс 
СКК                  - стартовая система координат 
СККП               - система контроля космического пространства 
СкСК                 - скоростная система координат 
СМ                    - смеситель 
СНГ                   - Союз независимых государств 
СНПИ               - система накопления и передачи информации 
СОИ                 - стратегическая оборонная инициатива 
СОС                  - система ориентации и стабилизации  
СОТР                - система обеспечения тепловых режимов 
СП                    - сигнальный процессор 
СПр                  - система прицеливания 
СПД                  - система передачи данных 
СС                     - средства связи 
ССС                  - станции спутниковой связи 
ССКУ                - спутниковая система контроля и управления  
ССН                   - система самонаведения 
СТИ                   - система телеметрических измерений  
СТИ                  - сложное техническое изделие 
СТН                  - система терминального наведения 
СТС                  - сложная техническая система 
СТР                   - система терморегулирования 
СУ                    - система управления 
СУА                  - система управления антенной 
СУД                   - система управления движением  
СФССВ             - сегмент фиксированной спутниковой связи и веща-ния 
СЭ                      - средства эксплуатации 
СЭП                   - система энергопитания 
СЭС                  - система электроснабжения 
ТВ                     - телевизионное вещание 
ТВ                     - телевизионное вещание 
ТГ                     - тональный генератор 
ТГК                  - транспортный грузовой корабль  
ТЗ                     - техническое задание  
ТК                     - технический комплекс 
ТКС                   - телекомандная система; транспортный корабль снабжения  
ТЛФ-КОА       - телефонная каналообразующая стойка 

ТО            
- технический облик
ТП
- техническое предложение
ТПК
- транспортный пилотируемый корабль
ТС
- техническая система
ТСОД
- территориальная система обмена данными
ТТ
- тест-транслятор
ТТ
- технические требования
ТТЗ              
- тактико-техническое задание
ТТО
- транспортно-техническое обеспечение
ТТХ
- тактико-технические характеристики
ТХ
- технические характеристики
ТЭО
- технико-экономическое обоснование
У
- усилитель
УВЧ
- усилитель высокой частоты
УДУ
- управляющая двигательная установка
УКВ
- ультракороткие волны
УКП
- унифицированная космическая платформа
УПС
- устройство преобразования сигналов
УПЧ
- усилитель промежуточной частоты
УПЧ
- усилитель промежуточной частоты
УРМ
- универсальный ракетный модуль
УС
- устройство синхронизации
ФНЧ
- фильтр низкой частоты
ФП
- фотопреобразователь
ФП
- фотоэлектрический преобразователь
ФПЧ
- фильтр промежуточной частоты
ФЭП
- фотоэлектрический преобразователь
ЦА
- целевая аппаратура
ЦАП               - цифро-аналоговой преобразователь
ЦУ
- целеуказание
ЦУП
- центр управления полетами
ЧМ
- частотная модуляция
ЭА
- электронная аппаратура
ЭВМ
- электронно-вычислительная машина
ЭДС
- электродвижущая сила
ЭСП
- электросиловой привод
ЭИИМ              - эффективная изотропно-излучаемая мощность
ЭМИ
- электромагнитный импульс
ЭП
- эскизный проект
ЭТХ
- эксплуатационно-технические характеристики
ЭУ
- энергоустановка
ЯЭУ
- ядерная энергоустановка
BLH
- геодезическая система координат: H - геодезическая высота,
B - геодезическая широта, L - геодезическая долгота

ВВЕДЕНИЕ 
ХХ век для человечества оказался самым продуктивным в области 
развития науки и техники  за всю историю существования  человеческой цивилизации. Получили существенное развитие не только традиционные науки 
фундаментального характера, но и возникли новые научные области, научные направления и новые виды техники. Особый прогресс характерен для 
прикладных исследований и разработок, в результате которых появились неизвестные до ХХ века такие виды техники, как атомная техника, радиоэлектроника, автоматика, вычислительная техника, биотехнология, авиационная 
техника, ракетно-космическая техника. При этом следует особо подчеркнуть, 
что при создании ракетно-космической техники человечество перешло качественную грань в своем развитии. Показательно, что ракетно-космическая 
техника, как никакой другой вид техники, впитала результаты многих наук и 
технических достижений. Человек вывел в космос рукотворные аппараты, в 
том числе и пилотируемые, стал изучать прямыми наблюдениями околоземное пространство, а также Луну, Марс, Венеру и другие небесные тела. В результате симбиоза атомной и ракетной техники создано ракетно-ядерное 
оружие, которое обеспечило не только безопасность нашей страны, но и 
удержало многие страны от военных столкновений большого масштаба. Более того, на основе ракетной техники созданы космические системы как оборонного, так и социально-экономического назначения. Эти системы по 
назначению и используемому научно-техническому арсеналу очень разнообразны, поскольку для своего создания требуют применения результатов целого ряда наук и технических достижений. В связи с этим возникают серьезные трудности в подготовке высококвалифицированных специалистов как в 
вузах, так и в аспирантурах. Традиционные учебные курсы, читаемые по 
специальности, как правило, очень слабо взаимоувязаны, в то время как при 
создании космических систем требуется достаточно широкая эрудиция и 
необходимо использование системного подхода.  
Как для проведения исследований и разработок, так и для эксплуатации космических систем совершенно недостаточно знания отдельных предметных научных областей, например, радиоэлектроники, автоматики или вычислительной техники. Как правило, надо хорошо ориентироваться в вопросах баллистики ракет и космических аппаратов, знать условия работы аппаратуры в космосе или на поверхности небесного тела, учитывать свойства 
атмосферы Земли, понимать вопросы управления космическими аппаратами, 
а также владеть методами накопления, хранения и обработки больших массивов информации и т.д. и т.п. 
Очевидно, что для подготовки специалистов с требуемыми квалификационными характеристиками, необходимыми для выполнения практических работ в области создания и использования космических систем, надо 
иметь, как минимум, соответствующие учебные пособия. Цель подготовки 
настоящего учебного пособия состоит в устранении в некоторой степени этого пробела в учебной литературе.