Читать онлайн «Большая энциклопедия техники». Страница 353

В 1959—1983 гг. непрерывно разрабатывались новые и совершенствовались старые фототелевизионные устройства: «Марс-1», «Зонд-3», «Океан-О», «Венера-13» и др. Чтобы съемка проходила удачно, применялись устройства для проведения химико-фотографических процессов в бортовых условиях, защиты фотопленки от космической радиации и т. д.

Сигналы изображения формировались специальными оптико-механическими устройствами (камерами), проводящими топографические съемки Луны и других космических объектов. Оптико-механические устройства входили в состав комбинированной телевизионной системы, управляющей луноходами. Кроме таких устройств, телевизионную систему составляла электронная система МКТВ, управляющая двигающимся луноходом.

Со временем космическое телевидение совершенствовалось, вырабатывались новые технологии, создавались необходимые приборы. Одним из таких нововведений была панорамная телевизионная камера. Она работала в обычных и экстремальных ситуациях на поверхности Венеры. Полученные цветные панорамы планеты Венера пополнили неоценимую сокровищницу космических успехов и достижений.

Сравнительно недавно в космических научных кругах стали применять оптико-электронные устройства. В них соединяются наклонное зондирование и сканирование, за счет которых ученым и космонавтам стало возможным проводить мониторинг суши и водных поверхностей.

Уже более 10 лет прошло со дня запуска японского научного космического аппарата Solar-A (Yohkoh). Этот аппарат сделал около 6 млн снимков Солнца, которые показывают нагрев солнечной короны, развитие вспышек на Солнце и роль магнитного поля в возникновении солнечных вспышек. На основе этих космических съемок было проведено около 600 научных конференций и 100 защит диссертаций.

В последнее время на пике популярности находятся так называемые космические туристические полеты.

Для развития космонавтики это дополнительный экономический ресурс, причем немалый в своем объеме, для космических туристов – незабываемое и ни с чем не сравнимое приключение. И, конечно же, не последнее место в организации и проведении подобных полетов занимает космическое телевидение.

Лампа бегущей волны – это электровакуумный прибор, с помощью которого усиливаются электромагнитные колебания СВЧ. Бегущая электромагнитная волна, взаимодействуя и двигаясь в одном направлении с электронным потоком, приводит к усилению колебаний СВЧ. Лампа бегущей волны используется как в приемных, так и в передающих устройствах. Лампа предназначена для умножения частоты колебаний, их преобразования и т. д.

Впервые электровакуумный прибор, который можно назвать предком лампы бегущей волны, запатентовал в 1936 г. американский ученый А. Гаев. Собственно лампа бегущей волны появилась спустя семь лет, в 1943 г., когда она была предложена другим американским инженером – Р. Компфнером. После этого лампами начали заниматься многие исследователи, такие как Дж. Пирс, в 1947 г. первым опубликовавший свой теоретический труд, посвященный лампе бегущей волны.

Лампа бегущей волны состоит из электронной пушки; замедляющей системы; коллектора для улавливания электронов; фокусирующей системы; ввода и вывода энергии электромагнитных колебаний, а также поглотителя энергии электромагнитных колебаний. Электронная пушка создает и формирует электронный поток. Замедляющая система необходима для снижения скорости бегущей волны и для синхронизации движений волны и электронного потока. Фокусирующая система представляет собой периодическую систему, создающую магнитное поле, которое удерживает электронный поток в определенных границах поперечного сечения. Поглотитель энергии электромагнитных колебаний устраняет самовозбуждение лампы бегущей волны за счет отражения волн от замедляющей системы.

Лампы бегущей волны имеют широкие полосы пропускания, в некоторых типах ламп длина полос превышает октаву. Мощность ламп изменяется от нескольких долей МВт в маломощных и малошумящих лампах усилителей СВЧ, до десятков кВт в передающих устройствах СВЧ. Усиление ламп бегущей волны довольно большое: 30—60 дБ.

Лампы бегущей волны различаются по классам. Существуют лампы бегущей волны класса О и класса М, каждая имеет свои отличительные особенности.

В приборе типа М требуемое взаимодействие электронов с бегущей волной проводится при точных определениях скоростей электронов и фазовой волны. В приборах типа О необходимым условием является ускорение электронов. В лампах этого класса кинетическую энергию, являющуюся избытком, электроны передают полю при заметном различии скоростей волны и электронов.

В лампах класса М поле забирает потенциальную энергию, в то время как кинетическая энергия электронов не подлежит изменению. Лампы двух описанных типов являются широкополосными усилителями. Самовозбуждение вызывается отражением от замедляющей системы усиливаемого сигнала, а предотвращается при помощи поглотителя.

В лампах бегущей волны класса О кинетическая энергия электронов преобразовывается в СВЧ-энергию. Это происходит за счет СВЧ-поля, которое тормозит электроны. Магнитное поле фокусирует электронный пучок, располагается в одном направлении с ним. Лампы бегущей волны класса О различаются в зависимости от своей мощности. Во входных усилителях используются лампы с малой мощностью, в промежуточных усилителях – со средней, в выходных усилителях – с большой.

В лампах бегущей волны класса М потенциальная энергия электронов генерируется в энергию СВЧ-поля. Электроны постоянно тормозят и разгоняются при движении от анода к катоду и в результате смешиваются. Магнитное поле перпендикулярно к направлению пучка. Лампа бегущей волны типа М состоит из инжектирующего устройства, создающего ленточный электронный поток, и пространства взаимодействия, которое генерирует электроны с СВЧ-полем.

Лампы бегущей волны действуют за счет взаимодействия поля бегущей электромагнитной волны с электронным потоком. Фокусирующий соленоид находится на металлическом баллоне, тогда как электронная пушка, замедляющая система в виде спирали и коллектор располагаются в самом баллоне. Спираль закрепляется между стержнями-диэлектриками с хорошей проводимостью тепла.

Лампа-вспышка – устройство вспомогательное, соединенное синхроконтактом с фотоаппаратом, осуществляет фотовспышку – интенсивное освещение объекта на краткое время его съемки. Представляет собой портативный импульсный источник света, автоматически включающийся во время полного раскрытия затвора фотоаппарата.

Существуют лампы-вспышки одноразового и многократного действия.

Лампы-вспышки многократного действия называются электронными. Конструкция электронной лампы-вспышки состоит из импульсной газосветной лампы с рефлектором, блока электрического питания, кронштейна-держателя и присоединительных электрических кабелей. Электрическое питание лампы-вспышки осуществляется или от сети 127—220 В при помощи выпрямителя переменного тока, или от электрической батареи. Фотовспышка осуществляется следующим образом: при включении устройства через резисторы заряжаются конденсаторы, причем конденсатор с малой емкостью заряжается быстрее конденсатора с большой емкостью, и после его полной зарядки, включения резистора, ограничивающего силу тока, включается неоновая сигнальная лампа, дающая сигнал, что устройство готово к работе. Когда затвор раскрывается полностью, происходит замыкание синхроконтакта, и через первичную обмотку трансформатора разряжается конденсатор с малой емкостью, это создает в его вторичной обмотке импульс 10—15 кВ, который ионизирует газ в импульсной лампе, и через ставший токопроводящим промежуток между ее контактами разряжается конденсатор с большой емкостью. Это и вызывает мощную вспышку света (фотовспышку). Когда после этого в импульсной лампе газ становится нетокопроводящим, конденсатор с большей мощностью начинает опять заряжаться, его зарядка длится до 15 с, после чего лампа-вспышка может быть снова использована. Лампы-вспышки многократного действия могут дать до 10 000 вспышек, продолжительность их вспышки составляет 1/400—1/2000 с, энергия их вспышки 36—100 Дж. Лампы-вспышки многократного действия имеют очень широкое применение.

Но существуют также и лампы-вспышки одноразового действия. Это небольшие лампы с баллоном, наполненным металлической фольгой и кислородом, их действие основано на сгорании фольги в атмосфере кислорода, что дает световой импульс 1/25 с.

Лампа обратной волны – это электровакуумный прибор, с помощью которого генерируются электромагнитные колебания СВЧ. Для процесса генерирования электромагнитная волна взаимодействует с электронным потоком. Электромагнитная волна по замедляющей системе движется в прямо противоположном электронам направлении. В зарубежной специальной литературе встречается и другое название прибора, такое, как карцинотрон.