Спутник связи "Молния-1"
 

В данной теме речь пойдет о изготовлении с "0" масштабной (М1:35) модели советского спутника связи "Молния-1".

По традиции начинаю тему с технико-исторической справки по данному спутнику.

История
Работы по созданию спутника начались в конструкторском бюро Королева ОКБ-1 в 1961 году в кооперации со специалистами других конструкторских бюро и институтов. Главным конструктором проектов космических систем связи «Молния-1» (1962 г.), а также последующих «Молния-2» (1965 г.), «Корунд» (1969 г.), «Кулон» (1973 г.) был заместитель генерального директора по науке МНИИРС, Мурад Рашидович Капланов.
Первоначально ставилась задача создания с помощью «Молния-1» экспериментальной линии дальней радиосвязи между Москвой и Владивостоком. В то же время на базе спутников связи типа «Молния-1» в будущем замышлялось создание эксплуатационной системы радиосвязи на всей территории Советского Союза и со странами северного полушария. Такая система в сочетании с местными радиорелейными линиями могла бы обеспечить передачу телевизионных программ Центрального телевидения во все основные районы СССР.
Первая попытка запуска была проведена на космодроме Байконур 4 июня 1964 года. Из-за аварии второй ступени ракеты-носителя «Молния» на 287-й секунде полёта спутник с заводским номером 2 был потерян. Причиной аварии был отказ системы опорожнения блока «А», который привёл к преждевременному окончанию горючего (керосин). Без топлива турбонасосный агрегат пошёл вразнос, далее автоматика сформировала команду на аварийное отключение двигательной установки.
Следующий пуск стал частично успешным — 22 августа 1964 года спутник был штатно выведен на орбиту, но обе дублирующие друг друга параболические антенны развернулись не полностью, что исключало его использование по назначению. При анализе причин отказа было установлено, что во время испытаний изоляция кабелей, идущих к антенной штанге, была повреждена. По указанию конструктора изделия кабели были дополнительно обмотаны поливинилхлоридной лентой, полноценных испытаний после этой доработки не проводилось. Поливинилхлорид при низких температурах теряет эластичность. В официальной прессе Молния-1 № 1 была названа Космос-41, на орбите она просуществовала девять месяцев, за это время были испытаны все системы, кроме системы ретрансляции. Других отказов, кроме не раскрытия антенн, не было.
Первый успешный запуск состоялся 23 апреля 1965 года. «Молния-1» № 3 была успешно выведена на орбиту, однако включить ретранслятор удалось только после нескольких безуспешных попыток, причиной по-видимому была окисленность контактов реле в цепях питания ретранслятора или попадание в них посторонней частицы. Благодаря работе этого спутника жители Дальнего Востока впервые имели возможность в реальном времени смотреть первомайский военный парад 1965 года, проходивший в Москве.
Общей проблемой для первых аппаратов серии Молния-1 было быстрое падение мощности, снимаемой с панелей фотоэлектрических преобразователей. Причиной было плохо изученное на тот момент влияние радиационных поясов Земли, а также термоциклирование (на каждом витке температура элементов солнечных батарей резко меняется с +120 °C на освещённой части траектории, до −180 °C в тени..
Всего было запущено 7 КА «Молния-1», 5 из которых успешно. В 1966 году, из-за большой загрузки ОКБ-1, КА «Молния-1» были переданы филиалу № 2 ОКБ-1 (КБПМ, нынешнее ОАО ИСС), и все последующие спутники серии «Молния» уже изготовлялись на этом предприятии.
Предназначение
Спутники «Молния-1» предназначались в первую очередь для создания экспериментальной линии дальней радиосвязи между Москвой и Владивостоком. Позже усовершенствованные КА «Молния-1+» и «Молния-2» использовались для обеспечения телефонно-телеграфного сообщения на территории СССР, а также для передачи программ Центрального телевидения на 20 наземных станций с антеннами диаметром 12 м (система «Орбита»). Благодаря «Орбите» к началу 1968 года количество зрителей ЦТ выросло на 20 млн человек.
Кроме того, уже в 1965—1967 гг. было принято решение о создании на базе КА «Молния-1+» системы связи и боевого управления «Корунд» с бортовым ретранслятором «Бета». Система была принята на вооружение в 1975 г. Комплекс второго поколения «Молния-2» использовался в Единой Системе Спутниковой Связи (ЕССС) вместе с КА «Радуга».
КА «Молния-1» предназначались для работы в одиночном режиме, и поэтому их запуск осуществлялся в жестко определенное стартовое окно для обеспечения оптимальных условий освещенности солнечных батарей.
После старта КА «Молния-1» выводились на промежуточную орбиту, а затем включением двигателя последней ступени ракеты — на высокоэллиптическую 12-часовую орбиту «Молния» с апогеем около 40 000 км, который находился над Северным полушарием . Такая орбита обеспечивает длительность сеансов связи около 10 часов для пунктов, расположенных на территории СССР и стран Северного полушария.
Платформа станции состояла из цилиндрического гермоотсека со служебной и ретрансляционной аппаратурой, на котором крепились шесть откидывающихся панелей солнечных батарей, двигательная установка коррекции, имеющая форму усеченного конуса, антенны, внешние радиаторы системы терморегулирования, исполнительные органы и шар-баллоны с запасами топлива для двигательной установки и азота для двигателей системы ориентации. Корпус спутника ориентировался продольной осью на Солнце, а антенны, установленные на выносной штанге, независимо наводились на Землю].
Из-за несовершенства радиоаппаратуры срок активного существования КА «Молния-1» составлял всего около полугода, что было значительно улучшено в последующих спутниках серии.

Система управления ориентацией
КА «Молния-1» обладал уникальной системой управления ориентацией, где управление движением объекта вокруг центра масс по трем осям осуществлялось одним гироскопом. Так как солнечные батареи были жестко прикреплены к корпусу, КА должен был постоянно ориентирован на Солнце. Это достигалось с помощью массивного гироскопа, установленного внутри спутника.
После того как спутник отделялся от ракеты-носителя и ориентировался на Солнце, гироскоп раскручивался до больших оборотов. Особенность гироскопа состоит в том, что, будучи раскрученным, он сохраняет постоянным направление своей оси в пространстве. Гироскоп, установленный внутри «Молния-1», был связан с ним слабыми пружинками с демпферами для уменьшения колебаний. КА как бы «висел», привязанный к гироскопу. Хотя механическая часть была очень сложной, электронная часть системы оказалась довольно простой и надежной и за многие годы эксплуатации спутников «Молния-1» работала безотказно. Дополнялась эта гироскопическая система микродвигателями КДУ-414, работающими на сжатом азоте, которая корректировала незначительные отклонения объекта от заданного положения за счет возмущений или временных изменений траектории. Сочетание силового гироскопа и микродвигателей позволило создать очень экономичную систему ориентации с минимальным расходом топлива.
Целевое оборудование
С целью повышения надёжности бортовой ретранслятор состоял из пяти приёмо-передающих блоков, передатчики трёх из них имели мощность 40 Вт, оставшиеся два — 20 Вт, маломощные блоки были предназначены для включения в ситуации недостатка электроэнергии. Частота линии «земля»-«борт» — ~800 МГц, «борт»-«земля» — ~1000 МГц.
В качестве антенн были использованы две параболические антенны диаметром по 1,4 метра, с возможностью резервирования друг друга. Они размещались на выносных штангах и управлялись электромеханическим приводом. На облучателе антенны были установлены оптические датчики, которые детектировали края диска Земли, направляя антенны на центр видимого диска.

КА «Молния-1» положил начало космической платформе КАУР-2. На её базе впоследствии были созданы все остальные спутники семейства «Молния1»: Молния-1+ (1967), Молния-2 (1971), Молния-3 (1974), Молния-1С (1974), Молния-1Т (1983), Молния-3К (2001).
Изначально в системе «Орбита» использовались высокоэллиптические спутники «Молния-1» и их последующие модификации.
Первый опыт выведения спутника связи на геостационарную орбиту был проведен с модификацией спутника "Молния -1С". Впоследствии стали использоваться космические аппараты с выведением на геостационарную орбиту «Радуга», «Экран», «Горизонт», «Радуга-1», «Экспресс», «Радуга-1М»

Со спутником «Молния-1» работают специальные наземные оконечные станции. Их назначением, помимо ретрансляции телевизионных сигналов или многоканальной телефонии, является обеспечение слежения за спутником, расчет его орбиты, передача на него команд и получение телеметрической информации о работе систем. Системе дальней космической радиосвязи, созданной на основе искусственного спутника Земли «Молния» для передачи, приёма и последующей ретрансляции программ Центрального телевидения, а также обеспечения двусторонней телефонной, телеграфной и фототелеграфной связи, охватывающая восточные районы СССР, позже — России и стран СНГ среднеазиатского региона было присвоено название "Орбита". 1 мая 1965 года был проведён эксперимент по ретрансляции программ Центрального телевидения (ЦТ) через спутник связи «Молния-1» на Дальний Восток.
Для наиболее полного охвата территорий в СССР приступили к строительству гигантской коллективной приёмной сети «Орбита». В 1967 году первые 20 станций были введены в эксплуатацию. Удалённые районы Крайнего Севера, Дальнего Востока и Средней Азии получили возможность смотреть программу ЦТ, которая формировалась в Москве, а четыре её дубля, в зависимости от часовых поясов, в записи транслировались в соответствующую зону. К 1977 году количество наземных станций было доведено до 73.
Регулярную работу система «Орбита» начала 2 ноября 1967 года, когда был открыт ТВ центр в Останкино. Передачи предназначались для Крайнего Севера, Сибири, Дальнего Востока и Средней Азии. В 1971 году на Урал, Среднюю Азию и часть Казахстана передаётся дубль первой программы — программа «Восток», учитывающая поясное время. С созданием системы «Орбита» телецентры во многих отдалённых пунктах страны получили возможность транслировать 1 или 2 программы ЦТ.
С 1 января 1976 года Останкино стало вести передачи на восьми каналах — помимо четырёх основных программ ещё четыре дубля Первой программы по спутниковой системе «Орбита» передавались специально для восточных территорий СССР с временным сдвигом относительно московского времени: +2, +4, +6 и +8 часов. Так, первый выпуск программы «Время» по системе «Орбита-1» выходил в эфир в 12:30 по московскому времени.

Работа над моделью, как обычно, начинается со сбора информации, поиска нормальных чертежей, перевода их в требуемый масштаб и анализа полученной информации. В результате лишняя информация отложена в сторону и начат поиск подходящих к требуемым размерам модели различных подсобных материалов- пластиковых и металлических баночек, шариков, бусин и т.д. - всего не перечесть. Когда что-то из требуемого найдено, производится его обрезка в размер и предварительная "шкурная" обработка. В результате для спутника нашелся подходящий флакон, деревянный и пластиковый шарики, бусины от четок, пластиковая крышка - все то,что впоследствии превратится в корпус спутника.

Для изготовления солнечных панелей применен 0,5мм листовой пластик , из которого нарезаны заготовки панелей. Каркас солнечной панели будет изготавливаться из пластикового двутавра 2х1,3мм. Для разметки отверстий облегчения конструкции на двутавре применена чертежная "балеринка", с помощью которой производится разметка шага сверления отверстий.

Двутавр размечен, просверлен и наклеен на основание одной из половин складной солнечной батареи согласно фото реальной панели. Солнечная панель распечатана на принтере , вырезана в размер и вставлена в контур панели.

Подобным же образом изготавливается и вторая часть солнечной панели. Разметка двутавра "балеринкой"- сверление отверстий по разметке - зенкование просверленых отверстий с целью снятия заусенцев от сверловки ( на один комплект панелей необходимо просверлить и отзенковать 200 отверстий) - нарезка двутавра на мерные куски - приклеивание двутавра к основанию. С обратной стороны панели из "лапши" выполняется отбортовка панели. В итоге получен один комплект солнечной панели, в который вставлен распечатанный на принтере рисунок. Теперь необходимо повторить данную процедуру по изготовлению комплекта панелей еще пять раз.

Заготовка корпуса спутника собирается из обрезанного в размер пластикового флакона от косметики, деревянного и пластикового шарика, вязальной спицы, листового пластика и "Эпоксилина". Шары необходимы для создания сферического днища корпуса, на плоскую часть корпуса будет склеен конус для размещения на нем двигательной установки. Комплектующие нанизываются на спицу, зазоры и внутренние пустоты между ними заполняются "Эпоксилином" и вся сборка вставляется в корпус флакона. Осталось подождать, пока компаунд заполимеризуется и продолжить работу с корпусом.

Переходным элементом конструкции спутника от корпуса к солнечным панелям служит шестигранная плата к которой в дальнейшем на шарнирах крепятся солнечные панели. Между платой и корпусом имеется равномерный кольцевой зазор, который выставлен на модели с помощью клиньев, нарезанных из листового пластика.