Общие перспективы развития космических электромеханических систем. Среди научно-прикладных задач, решаемых в современной космонавтике, исключительное значение имеет использование космических средств в интересах народного хозяйства. Речь идет о космических лабораториях, на борту которых в условиях глубокого вакуума и невесомости в будущем будет организовано производство новых материалов: металлов, проводников, полупроводников, а также изоляционных и магнитных материалов. Создаваемые вначале в специальных орбитальных лабораториях, они будут затем производиться в космических мастерских, цехах и даже опытных производствах. Такие лаборатории, мастерские и опытные производства, естественно, должны размещаться в космических кораблях огромного объема и тоннажа, присущих сегодняшним морским кораблям.
Для осуществления всего этого в будущем необходима полная электрификация объектов, существующих ч действующих в космическом пространстве. Так как технической базой электрификации являются средства электротехники, то создание электрифицированных объектов на орбитах планет и на самих планетах является задачей будущей электротехники.
Мы рассмотрели электромеханику как отрасль электротехники применительно к космическим аппаратам и космическим станциям. Эта отрасль науки и техники будет все время развиваться. Электромеханические системы сложных агрегатов для автоматизации и механизации технологических процессов включают целый комплекс электрических машин постоянного и переменного тока с соответствующими электронными блоками и с синтезированными управляющими ЭВМ для решения задач автоматического регулирования и управления этими процессами.
Очевидно, что эти направления развития электромеханики должны быть соответствующим образом учитывать условия космической среды, в которой действуют космические орбитальные станции, а в будущем — условия окружающей среды планет и спутников Солнечной системы.
Как новая зарождающаяся отрасль техники космическая электромеханика будучи синтезом электрических машин, аппаратов, низковольтных систем регулирования, электронной техники, имеет свои внутренние законы, определяющие физические процессы и конструктивные формы этого синтеза. Сейчас, например, создаются целые серии бесколлекторных, бесщеточных машин постоянного тока, в которых коллекторы и щеточные узлы заменяются транзисторными и тиристорными блоками, обеспечивая тем самым их высокую надежность и длительность срока службы, исчисляемую годами.
Такой синтез электронной техники и техники электрических машин и аппаратов накладывает свои особенности на физические процессы, методику расчета, конструктивную компоновку и, следовательно, обеспечивает минимальные весовые, объемные габариты и высокие эксплуатационные характеристики таких электромеханических комплексов.
Особое развитие в космической электромеханике получит метод сращивания мини-ЭВМ непосредственно с обмотками импульсных шаговых электродвигателей. Более того, обычные асинхронные, синхронные, гистерезисные двигатели и бесщеточные двигатели постоянного тока, а также шаговые двигатели будут создаваться со встроенными в конструкциях тахогенераторами и датчиками, определяющими пространственное положение ротора относительно статора и применяемыми в прецизионных следящих системах синхронного движения и синхронного поворота.
Новым, весьма интересным разделом общей микроскопической электромеханики является раздел, связанный с созданием магнитогидродинамических генераторов (МГД) для производства электрической энергии; ионоплазменных реактивных двигателей, а также с линейными электрогидравлическими насосами, в которых движение ионизированных газов и жидкостей подчиняется законам движения вещественных инерциальных частиц в электрических и магнитных полях.
Указанные выше элементы и средства электромеханики применительно к сложным системам движения объединяются в электромеханические системы. Так как движение всех машин и аппаратов требует соответствующего регулирования и управления с помощью электрических приборов, то на современном этапе развития электромеханики эти системы невозможно рассматривать без анализа коммутационных схем, замкнутых контуров тока, включающих источники электроэнергии, в которых динамические процессы в форме механического движения отдельных массовых деталей, роторов, якорей сопровождаются электродинамическими явлениями в конструкции схемы в целом.
Перспективы дальнейшего развития космических аппаратов, космических орбитальных станций с установленными на них производственными агрегатами и образованием промышленно-производственных комплексов на планетах и спутниках Солнечной системы требуют тщательного разрешения комплексных проблем электромеханики. К ним относятся:
создание бортовых и планетарных следящих электромеханических систем высокой точности и эффективности, предназначенных для поддержания определенного положения спутника или его конструктивных элементов относительно астрономических ориентиров;
исследования по выбору оптимальных способов энергоснабжения аппаратуры космического корабля или планетной станции, связанные как с определением необходимого качества электроэнергии, так и с достижением наиболее эффективных решений по ее преобразованию и коммутации;
исследования длительной работоспособности в условиях космического пространства или среды, окружающей планеты, систем силовых и управляющих электротехнических элементов (электродвигателей постоянного и переменного тока, контактной и бесконтактной коммутационной аппаратуры, элементов транзисторно-преобразовательной техники, кабельных изделий и соединений электротехнических материалов);
создание комплексов бортовой информационной радиоэлектронной аппаратуры, предназначенной для регистрации, преобразования, запоминания и передачи различного рода информации о Земле и ее атмосфере; решение проблем, связанных с разработкой и исследованием высокочувствительных приемников — преобразователей излучений в различных областях спектра электромагнитных волн; малогабаритных запоминающих устройств, высокоинформативных передатчиков и эффективных антеннофидерных трактов;
разработка специальных методик наземных исследований и испытаний бортовой аппаратуры и спутников в целом, обеспечивающих длительную надежную и безотказную работу спутников в орбитальном полете, создание комплексов испытательного оборудования.
ЛИТЕРАТУРА
Андронов И. Электротехника в космосе. — «Электротехника», 1970, № 7.
Иосифьян А. Г., Каган Б. М. Основы следящего привода. М., Госэнергоиздат, 1957.
Иосифьян А. Г. Вопросы электромеханики. М., «Энергия», 1975.
Ишлинский А. Ю. Ориентация, гироскопы и инерциальная навигация. М., «Наука», 1976.
Раушенбах Б. В., Токарь Е. Н. Система ориентации спутника «Молния-1». — В сб.: «Труды международного симпозиума ИФАК. «Управление в пространстве». Т. 1. М., «Наука», 1975.
С. Дж. Севант. Принципы инерциальной навигации. М., «Мир», 1965.