космическая система и способ осуществления информационного обмена

Формула изобретения

1. Космическая система для осуществления информационного обмена, содержащая гравитационно стабилизированную линейную связку антенных элементов (АЭ), выполненных в виде приемников/излучателей с различными диаграммами направленности, средства фазовой синхронизации АЭ, объединенные с системой управления и/или контроля за относительным движением АЭ, отличающаяся тем, что снабжена дополнительными аналогичными связками АЭ, размещенными в заданной окрестности опорной точки тросовой системы (ТС), движущейся по близкой к круговой околоземной орбите, а средства фазовой синхронизации и указанная система управления и/или контроля выполнены соответственно с возможностью осуществления фазовой синхронизации, управления и/или контроля за движением любой выбранной совокупности АЭ из их общего числа.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что центры масс упомянутых связок АЭ размещены вблизи плоскости, повернутой к плоскости орбиты опорной точки ТС вокруг касательной к этой орбите на угол 60°, причем центрам масс связок АЭ придано круговое свободное движение относительно опорной точки ТС параллельно указанной плоскости с угловой скоростью, равной орбитальной угловой скорости данной опорной точки.

3. Система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что содержит проводящие участки между АЭ и регулируемые плазменные контакторы, размещенные на связках и подключенные к их проводящим участкам.

4. Способ осуществления информационного обмена, включающий развертывание и гравитационную стабилизацию на орбите связки антенных элементов (АЭ), выполненных в виде приемников/излучателей с различными диаграммами направленности, ввод в действие определенного числа АЭ, управление и/или контроль за относительным движением АЭ и фазовую синхронизацию АЭ в режиме приема и/или излучения сигналов, отличающийся тем, что развертывают и гравитационно стабилизируют на орбите дополнительные связки АЭ, которые размещают в заданной окрестности опорной точки тросовой системы (ТС), движущейся по близкой к круговой околоземной орбите, выбирают в каждом сеансе информационного обмена совокупность АЭ с пространственной конфигурацией, обеспечивающей максимальный поток информации, принимаемой от источника и/или передаваемой потребителю посредством данных АЭ, осуществляя указанные управление и/или контроль за относительным движением этих АЭ и их фазовую синхронизацию.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что центры масс упомянутых связок АЭ размещают вблизи плоскости, повернутой к плоскости орбиты опорной точки ТС вокруг касательной к этой орбите на угол 60°, причем центрам масс связок АЭ придают круговое свободное движение относительно опорной точки ТС параллельно указанной плоскости о угловой скоростью, равной орбитальной угловой скорости данной опорной точки.

6. Способ по п.4 или 5, отличающийся тем, что осуществляют коммутацию АЭ выбранной совокупности посредством электрических цепей, образуемых проводящими участками связок между этими АЭ и электропроводящими областями внешней плазмы, в которую вводят плазменные контакторы, размещенные на связках и подключенные к указанным проводящим участкам.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что при указанной коммутации согласуют токи в упомянутых цепях путем перевода одних связок в энергогенерирующий режим, а других - в режим энергопотребления, регулируя при этом рабочие параметры плазменных контакторов.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области информационного обмена между наземными и космическими источниками и потребителями информации, в том числе к космическим, преимущественно низкоорбитальным, системам связи, а также может быть использовано для мониторинга Земли и околоземного пространства, радиоастрономических и геофизических исследований.

Изобретение может применяться в широком волновом диапазоне электромагнитных излучений, однако преимущественно ориентировано на СВЧ-волны (~0,1... 100 ГГц). В перспективе возможно распространение основных принципов изобретения на оптический и следующий за ним диапазоны.

На протяжении уже многих десятилетий известны разнообразные космические информационные системы, покрывающие широкий спектр потребностей наземных и космических пользователей. Последними могут быть пилотируемые или автоматические КА самого широкого класса.

Одной из главных тенденций развития космических средств связи является переход к диапазонам все более коротких волн. Многие системы спутниковой связи ныне работают практически на частотах ~ ГГц (в субметровом...сантиметровом диапазонах длин волн). Для диапазонов данной частотной области используются специальные шифры: I, L, R, S,...Q,...G (см. [1]: И.И. Крохин. Информационно-управляющие космические радиолинии. М., 1993. С. 59). Перспективны миллиметровые волны ( 100 ГГц, т.е. диапазоны F, G) и оптический диапазон (для лазерных систем связи).

Это связано, прежде всего, с желанием избежать искажающего (отражающего) действия ионосферы, что достигается для частот >30 МГц. Кроме того, отмеченная тенденция отвечает стремлению повысить пропускную способность каналов (расширить полосу частот П), их помехоустойчивость, создать наилучшие условия для обмена эффективными ФМ, МЧМ и ЧМн-сигналами, сжатия данных и н. др. (см., например, [1], с. 16-20, 59-61, 67-74).

Несмотря на успехи в разработке все более совершенных средств и методов космической связи, проблема обслуживания быстро растущих потоков данных (хотя часто и неоправданных по "философский" соображениям) не теряет своей остроты. В этом отношении приходится уделять более пристальное внимание пространственному фактору связи, т.е. возможности непосредственно "уплотнить" множество потоков информации, одновременно текущих в пространстве. Примером этому могут служить многолучевые антенные системы. Здесь, однако, возникает проблема интерференции (взаимных помех) лучевых каналов, наиболее естественным разрешением которой является увеличение баз приемных и излучающих антенн. Последнее же сопряжено со значительными технико-экономическими трудностями (например, с построением и эксплуатацией дорогостоящих больших космических платформ традиционной схемы с "жестким" каркасом).

Одним из путей преодоления указанных трудностей может служить применение космических систем с гибкими связями, образующими статически или динамически стабилизируемые плоские и/или пространственные конфигурации.

Известны способы и системы для организации и управления потоками информации, основанные на применении орбитальных тросовых систем (ТС). Их эффективное применение первоначально ожидалось в ДВ- и СДВ-диапазонах, в том числе при использовании ионосферных волноводов. Для этих диапазонов ТС представляют собой, теоретически, идеальное средство, т.к. ТС-антенны могут иметь практически длину до 10...100 км (на низких орбитах) и ~1000 км и более (на геосинхронной орбите). Область применения таких систем - связь с подводными и заглубленными объектами, длинноволновая радиолокация и др. Геосинхронные ТС могут существенно "разгрузить" область дислокации стационарных спутников связи.

ТС подобного типа могут генерировать ДВ- и СДВ-сигналы при взаимодействии их электропроводных элементов (кабель-тросов и концевых плазменных контакторов) с околоземной плазмой (на орбитах с высотой <2000 км) - см., например, [2]: А.В. Андреев, Н.Н. Хлебникова. Космические системы с гибкой связью. Итоги науки и техники. Ракетостроение и космическая техника. Т. 12. М., 1991. С. 134-136.

Однако применение информационных космических ТС не ограничивается указанными ДВ- и СДВ-волновыми диапазонами. На базе ТС могут быть построены крупногабаритные информационные системы (с размерами до ~10...100 км), работающие как многодиапазонные (универсальные) и оперативно перестраиваемые орбитальные приемно-излучающие антенны. Здесь могут быть использованы, отдельно или комплексно, принципы фазированной решетки (ФАР), синтезированной апертуры, радиоинтерферометра и др. Можно обсуждать, в перспективе, и такие нетрадиционные средства, как "светосигнальные" космические системы связи или - еще более "экзотические" (радио) голографические орбитальные системы.

На примере светосигнальной системы можно наглядно убедиться в существенности отмеченного выше пространственного фактора связи. Такая система описана в источнике [3]: А.В. Андреев, В.И. Куркин. К оценке возможностей светосигнальных систем космической связи. Тез. докл. Международн. форума информатизации (МФИ-97). 19 ноября 1997 г. С. 21-22.

Данная система представляет собой крупногабаритную (в частности, тросовую) конструкцию, несущую на себе множество "мерцающих" с достаточно высокой частотой источников обычного или когерентного излучения (например, лазерного). Это множество источников подобно большому телевизионному экрану или световому табло. "Кадры изображения" принимаются телескопом с высокой разрешающей способностью. Матрица приемников излучения (ПИ) телескопа сопряжена с ЭВМ для обработки передаваемой информации. Для реальных разрешений оптических телескопов (с учетом вызванного атмосферой "дрожания" источников) можно различить ~10000 источников, распределенных вдоль ТС с длиной 1...10 км, на расстоянии порядка 1000 км. При умеренной чувствительности ПИ (~100 квантов на 1 фотоэлектрон) и при широком телесном угле излучения ~0,01 стер (в конусе с раствором примерно 30^o) можно получить следующие оценки, иллюстрирующие энергетику (W) передаваемых ТС информационных потоков (I):

I, Мбит/с: 10, 100, 10³, 10⁴.

W, Вт: 4, 40, 400, 4000.

Таким образом, данный тип систем, теоретически, может успешно конкурировать с существующими высокоэкономичными системами спутниковой связи, обслуживающими телевещательные и другие информационно напряженные каналы. Легко видеть, что высокие характеристики здесь достигнуты почти исключительно за счет пространственного фактора: большого числа дистанционно различимых излучателей.

В принципе, световые сигналы в описанной системе можно заменить на радиосигналы достаточно высокой частоты, поскольку некоторое уменьшение в этом случае разрешающей способности не слишком снизит возможные потоки информации - зато будет существенно снижена зависимость от метеоусловий.

В качестве ближайшего аналога предлагаемой системы может быть указана информационная космическая ТС в виде гравитационно стабилизированной линейной связки антенных элементов (АЭ), в частности небольших диполей или квадруполей, снабженных средствами фазовой синхронизации (коррекции), объединенными с системой управления и/или контроля за относительным движением (поступательным и вращательным) этих АЭ, т. е. с системой управления (контроля за) формой и колебаниями связки. Такая ТС, являющаяся вариантом ФАР, может формировать достаточно узкую диаграмму направленности (см. [2], с. 136-137).

В качестве ближайшего аналога предлагаемого способа может быть указан способ, включающий развертывание и стабилизацию на орбите упомянутой связки АЭ, ввод в действие определенного числа АЭ, управление (контроль за) относительным движением АЭ и фазовую синхронизацию (коррекцию) АЭ в режиме приема и/или излучения сигналов (см. там же).

Недостатками известных системы и способа являются узкоизбирательная разрешающая способность ( = {_L, _b}) данной ТС-антенны (в отношении которой эта ТС обладает диаграммой направленности "ножевого" типа) и относительно небольшая чувствительность, которая определяется ее коэффициентом усиления (G):

_L~ /L; _b~ /b; G ~ Lb/²,

где L - эффективная длина связки; b - эффективная ширина АЭ; - длина волны; _L, _b - разрешающая способность "вдоль" и "поперек" ТС.

При этом нельзя достичь максимального разрешения в наиболее значимой рабочей области, расположенной вблизи подспутниковой точки (на земной поверхности). Оно, впрочем, реализуется в плоскости местного горизонта, что позволяет данной ТС эффективно сканировать "боковое" пространство. Улучшить разрешение при связи с земной поверхностью можно было бы за счет горизонтальной ориентации ТС - но при этом положение ТС оказалось бы неустойчивым. В любом случае, с помощью данной ТС нельзя оперативно, с одинаковой эффективностью обозревать произвольные области пространства.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка системы и способа информационного обмена, позволяющих расширить пространственную область, в которой осуществим высокоинформативный обмен данными между наземными и/или космическими пунктами посредством, преимущественно, низкоорбитальных ТС.

Данная задача решается тем, что известная космическая ТС, содержащая гравитационно стабилизированную линейную связку АЭ, средства фазовой синхронизации АЭ, объединенные с системой управления и/или контроля за относительным движением АЭ, снабжена дополнительными аналогичными связками АЭ, размещенными в заданной окрестности опорной точки ТС, движущейся по близкой к круговой околоземной орбите, а средства фазовой синхронизации и указанная система управления и/или контроля выполнены с возможностью осуществления указанных фазовой синхронизации, управления и/или контроля за движением любой выбранной совокупности АЭ из их общего числа.

Признак "заданная окрестность" отмечает тот факт, что связки АЭ размещены (выведены на орбиту и развернуты) так, что при своем движении относительно опорной точки ТС они не выходят за пределы этой окрестности в течение всего времени функционирования ТС, поддерживая, желательно, постоянную пространственную структуру всей ТС. Это, разумеется, возможно только при определенных условиях построения данной орбитальной группировки. При этом следует отдать предпочтение такому построению, которое не требует постоянной коррекции движения связок с помощью ракетных двигателей (что неэкономично и вносит дополнительные помехи).

Данное построение конкретизируется нижеследующими частными признаками, а именно тем, что центры масс упомянутых связок АЭ могут быть размещены вблизи плоскости, повернутой к плоскости орбиты опорной точки ТС вокруг касательной к этой орбите на угол 60^o, причем центрам масс связок АЭ придано круговое свободное движение относительно опорной точки ТС параллельно указанной плоскости с угловой скоростью, равной орбитальной угловой скорости данной опорной точки.

Исходя из законов небесной механики можно показать, что в этом (резонансном) случае конфигурация системы будет сохраняться (разумеется, в идеализированном случае кеплеровского движения). Соответствующие выкладки из-за экономии места здесь не приводятся.

Однако следует сделать некоторые замечания.

Во-первых, орбита любого спутника практически отличается от круговой - из-за целого ряда известных возмущений (прежде всего имеет место некоторая, хотя часто и малая, эллиптичность орбиты). Поэтому под вышеупомянутой "угловой скоростью" следует понимать некоторое ее среднее значение (с типично малыми периодическими вариациями).

Во-вторых, каждая связка ТС - как тело конечных размеров - движется в поле тяготения планеты отлично от материальной точки; соответствующие эффекты имеют второй порядок малости (дополнительные ускорения ~ (L/R)², где L - длина связки, R - радиус орбиты ТС; см. [2], с. 32-33). Их следует учесть при построении ТС, а главное - можно использовать в качестве корректирующих воздействий на движение связок (например, путем изменения длин L). Следует также заметить, что ввиду конечности размеров центры масс связок не находятся точно в указанной повернутой плоскости (там находятся соответствующие центры тяжести, слегка отстоящие от центров масс данных связок).

В этом контексте можно пояснить, что под упомянутой "опорной точкой ТС" понимается та точка орбиты (в идеальном случае - кеплеровской), вокруг которой совершают круговое движение именно эти центры тяжести связок. Данная точка условна - т.е. с ней может быть не связано никаких материальных объектов.

В-третьих, связки с электропроводными гибкими элементами и плазменными контакторами на концах этих элементов (или их участков) могут работать в режиме "орбитальных генераторов" или "двигателей" (см. [2], с. 67-73). Это обстоятельство может быть также использовано для коррекции движения (и взаимного положения) связок ТС, и кроме того - для электрической коммутации связок (в том числе одновременно действующих АЭ).

С учетом сказанного в предлагаемой системе связки могут содержать проводящие участки между АЭ и регулируемые плазменные контакторы, размещенные на связках и подключенные к их проводящим участкам.

Разумеется, предлагаемая ТС, как и любой достаточно сложный космический объект, должна содержать необходимые вспомогательные средства для обеспечения ее функционирования на орбите (подсистему управления движением и навигации, энергетическую, терморегулирования, телеметрии и т.д.). Эти средства могут располагаться на отдельных модулях или предпочтительно быть объединенными с одной или несколькими связками.

Далее, вышеуказанная задача решается в данном изобретении также тем, что в известном способе, включающем развертывание и гравитационную стабилизацию на орбите связки АЭ, ввод в действие определенного числа AЭ, управление и/или контроль за относительным движением АЭ и фазовую синхронизацию АЭ в режиме приема и/или излучения сигналов, развертывают и гравитационно стабилизируют на орбите дополнительные связки АЭ, которые размещают в заданной окрестности опорной точки ТС, движущейся по близкой к круговой околоземной орбите, выбирают в каждом сеансе информационного обмена совокупность АЭ с пространственной конфигурацией, обеспечивающей максимальный поток информации, принимаемой от источника и/или передаваемой потребителю посредством данных АЭ, осуществляя указанные управление и/или контроль за относительным движением этих АЭ и их фазовую синхронизацию.

При этом, в частности, центры масс упомянутых связок АЭ размещают вблизи плоскости, повернутой к плоскости орбиты опорной точки ТС вокруг касательной к этой орбите на угол 60^o, причем центрам масс связок АЭ придают круговое свободное движение относительно опорной точки ТС параллельно указанной плоскости с угловой скоростью, равной орбитальной угловой скорости данной опорной точки.

Кроме того, в предпочтительном варианте осуществляют коммутацию АЭ выбранной совокупности посредством электрических цепей, образуемых проводящими участками связок между этими АЭ и электропроводящими областями внешней плазмы, в которую вводят плазменные контакторы, размещенные на связках и подключенные к указанным проводящим участкам.

При указанной коммутации, в частности, согласуют токи в упомянутых цепях путем перевода одних связок в энергогенерирующий режим, а других - в режим энергопотребления, регулируя при этом рабочие параметры плазменных контакторов. (Эта операция может осуществляться одновременно с целью фазовой синхронизации АЭ и коррекции движения связок, поскольку указанные режимы приводят, соответственно, к торможению и ускорению связок).

На фиг. 1 представлен общий вид космической информационной системы согласно изобретению, построенной на орбите вокруг Земли.

На фиг. 2, 3, 4 схематично показаны различные варианты выбора совокупности и конфигурации АЭ, используемых в сеансах информационного обмена.

На фиг. 5 показана одна из возможных схем информационного обмена между орбитальной системой и наземным пунктом приема/передачи данных.

На фиг. 6 показана возможная структура наземного пункта по фиг. 5.

На фиг. 7 представлена общая схема коммутации АЭ в среде геомагнитного поля и околоземной плазмы.

Детальное описание предпочтительного варианта реализации изобретения

Предлагаемая космическая система (фиг. 1) содержит гравитационно стабилизированные линейные связки 1, вдоль которых размещены АЭ 2. На концах связок могут быть установлены плазменные контакторы (ПК) 3, 4 преимущественно активного типа с регулируемыми рабочими параметрами (см. [2], с. 67-73). АЭ 2 могут быть выполнены в виде приемников/излучателей с различными диаграммами направленности.

Можно ограничиться наиболее простым случаем всенаправленной диаграммы каждого АЭ. Этот случай целесообразен, когда число связок и АЭ в системе достаточно велико. В альтернативном варианте, при небольшом числе связок и АЭ, желательно выполнить АЭ в виде остронаправленных ориентируемых антенн.

Информационно-управляющие каналы между АЭ, ПК и вспомогательными подсистемами в пределах одной связки 1 могут быть реализованы по электрическим и/или оптоволоконным кабелям. Последние должны быть соответствующим образом экранированы. Единое (централизованное) управление всеми связками и АЭ может осуществляться дистанционно, в частности - с некоторого специального модуля (связки) системы, размещенного, желательно, вблизи опорной точки ТС (в центре повернутого круга на фиг. 1). Передача команд и других данных между указанным модулем и связками 1 может производиться по "местной сети" (радио- или лазерным линиям связи). Для этой цели можно использовать и коммутацию через плазму (см. ниже, фиг. 7), однако электрофизические проблемы, связанные с "включением в плазму" (прежде всего, обеспечение стабильности характеристик цепи с плазменным участком), до сих пор еще удовлетворительно не решены.

Связки 1 (фиг. 1) с помощью известных средств и методов выведены на необходимые орбиты и развернуты в рабочее положение, в котором они занимают устойчивое положение вдоль местных вертикалей, проходящих через их центры масс (точнее - центры притяжения). Поскольку удаления связок () от опорной точки ТС невелики (по сравнению с радиусом орбиты R), то можно приближенно считать, что все связки вытянуты вдоль одной местной вертикали, проходящей через опорную точку круговой орбиты ТС (угловые отклонения будут ~ /R , т. е. практически 10^-4 - 10^-3 рад или менее 0,1^o).

При этом очевидно, что хотя каждая связка 1 относительно Земли имеет свою орбиту, отличную от остальных, но эти орбиты согласованы так, что в результате выведения все связки 1 свободно обращаются вокруг опорной точки системы в плоскости 5 с угловой скоростью w₀, равной угловой скорости обращения ТС по орбите 6 (плоскость 5 наклонена к плоскости орбиты на угол 60^o, т.е. - на угол 30^o к плоскости местного горизонта). Т.о., все множество связок в идеальном случае движется подобно "твердому телу", совершая полный оборот вокруг опорной точки за время полного оборота ТС по орбите. Это время составляет 2/w_o 5000...6000 с для низких орбит.

При наличии в космосе или на Земле объекта, с которым должен быть проведен сеанс приема/передачи данных, определяется направление на этот объект (с помощью навигационных средств) и в зависимости от требований к данному сеансу конфигурация активных АЭ системы. В частности, такими конфигурациями могут быть: система типа "креста Миллса" (фиг. 2), обычная антенная решетка (фиг. 3), "псевдо-рамочные антенны" с одним или более контурами рамок (фиг. 4) и многие другие. На фиг. 2-4 неактивные в данный момент сеанса АЭ условно не показаны.

Чтобы обеспечить максимальный поток информации, принимаемой от объекта и/или передаваемой на объект посредством данных активных АЭ, их структуру надо ориентировать по направлению на объект, например - плоскостью конфигураций по фиг. 2-4 перпендикулярно этому направлению (или близко к этому). Очевидно, что данная задача в предлагаемом изобретении решается выбором и активацией (с одновременной фазовой синхронизацией) определенных АЭ в определенных связках - без какого либо механического (возмущающего движение) воздействия на систему.

Следует, однако, заметить, что механические манипуляции в общем случае не исключаются: например, если используется ТС с небольшим числом элементов. Пусть, в частности, имеются лишь четыре связки "по концам креста Миллса" на фиг. 2, а в каждой связке - по одному АЭ. Такая система, принципиально, достаточна для реализации радиоинтерферометра (например, для астро- и геофизических исследований) с таким же разрешением, как и в случае многих АЭ. Но только тогда уже следует выполнять АЭ в виде остронаправленных антенн (рефлекторов), которые следует поворачивать (относительно привязных платформ связок или вместе с ними) в нужном направлении. Кроме того, чтобы менять ориентацию всего интерферометра, следует перемещать АЭ (платформы) вдоль кабель-тросов связок. Все это приводит к заметным возмущениям движения связок, которые, впрочем, могут достаточно эффективно парироваться (см. [2], с. 41- 52).

На фиг. 5 схематично изображен сеанс связи между активной системой АЭ, сформированной в области 7 (где имеется множество связок 1 с АЭ 2; см. фиг. 1), и наземным пунктом 8. "Решетка" АЭ ориентирована в сторону данного пункта, обеспечивая максимальное пространственное разрешение принимаемых от него и передаваемых ему сигналов. В свою очередь, наземный пункт 8 может иметь многоантенную приемно/передающую систему (фиг. 6). Эта система, в частности, может осуществлять сканирование - либо за счет поворотов как единое целое (все антенны установлены на общей поворотной раме), либо за счет поворотов каждой антенны. Возможно и электронное сканирование. Для данного изобретения, однако, предпочтительнее первый вариант сканирования, что иллюстрируется нижеследующими оценками.

Технически легко достижимые длины связок 1 на низких орбитах (300...500 км) составляют 1. . .10 км. В окрестности 7 (фиг. 5) эти связки могут быть максимально удалены от опорной точки орбиты ТС также на расстояния порядка 1. . . 10 км (и даже существенно более, но это не всегда разумно). Т.о., на располагаемых базах ТС (~1 - 10 км) может быть достигнуто большое разрешение: например, для крайних радиодиапазонов F, G ( ~ мм) - порядка 10^-6. Если пункт 8 удален от орбитальной системы 7 ~ на 1000 км, то радиоразличимы будут его антенны, размещенные с шагом ~ 1 м, при перпендикулярном расположении их рамы к линии визирования. На относительно небольшой раме ~10 м х 10 м, которую нетрудно поворачивать, уместятся 100 антенн. Таким образом, одновременно может обслуживаться 100 каналов связи (с помощью же традиционных платформ - только один). При корреляционной обработке сигналов, с тем же геометрическим разрешением, число антенн на единице площади (т.е. каналов) может быть еще более увеличено.

На фиг. 7 представлена схема, иллюстрирующая коммутацию АЭ при посредстве внешней плазмы. Как известно, при движении связок с проводящими участками тросов в геомагнитном поле в последних индуцируется электрическое поле ~ 200 В/км (на низких орбитах, близких к геомагнитному экватору; см. [2], с. 62). При работе концевых ПК в эмиттерном (3) и коллекторном (4) режимах (в отношении электронов) осуществляется включение цепи АЭ 2 в околоземную плазму и возникновение токов 9 и 10 соответственно в проводящей части связки и плазме. Токи 10 обусловлены плазменными возмущениями, распространяющимися вдоль силовых геомагнитных линий (В).

Аналогично, при переводе ПК из эмиттерного в коллекторный режим (3 ---> 3₁) и наоборот (4 ---> 4₁) токи в цепи меняют направление. Согласование токов 9 в связках обеспечивается соответствующими режимами ПК: так, например, ток 9 в связке 1"" параллелен току 9 между ПК 3₁ и 4₁, поскольку верхний и нижний ПК этих связок работают в одинаковых режимах и т.д.

Если коммутация цепи (режимы ПК) такова, что токи 9 текут по направлению индуцированного электрического поля, то имеет место генерация энергии в цепи (и сопутствующее торможение орбитального движения связки); в противном случае должен включаться бортовой источник напряжения, противоположного индуцированному, и связка переходит в режим потребления энергии (с сопутствующим ускорением ее орбитального движения). Сопротивление плазменных участков цепей зависит от характеристик областей повышенной плазменной концентрации, создаваемых ПК, и отличается пространственно-временной нестабильностью, что требует постоянного регулирования ПК.

Электрофизические процессы в замагниченной плазме, связанные с работой ПК и ответственные за характеристики цепей АЭ 2, изучены далеко не полностью. В случае же предлагаемой ТС со множеством взаимодействующих ПК на относительно близких расстояниях могут появиться дополнительные качественные особенности, в том числе благоприятные, для эффективной коммутации цепей. Во всяком случае описанная коммутация цепей АЭ (фиг. 7) обеспечивает энергетическую связь элементов ТС и коррекцию их относительного движения и положения (соответствующим сочетанием двигательного и генераторного режимов в связках).

Таким образом, как следует из вышеприведенного описания, предлагаемое изобретение основано на применении известных и апробированных в технике элементов (в том числе испытанных в полетных условиях), а потому является промышленно применимым.

Описанный и другие возможные варианты реализации изобретения соответствуют его сущности, определяемой нижеследующей формулой.