Система обеспечения безопасного управления движением космического аппарата на геостационарной орбите

Системы управления, космическая навигация и связь

чае возникновения нештатных ситуаций на борту КА, а также формировать управляющие воздействия для выбора спутника, который будет рассчитывать параметры безопасной коррекции орбиты для всех КА, входящих в группировку.

Библиографические ссылки

1. Бартенев В. А., Гречкосеев А. К., Ислентьев Е. В. Бортовые алгоритмы навигации космического аппарата на геостационарной орбите по сигналам космических навигационных систем ГЛОНАСС и GPS // Фундаментальные и прикладные проблемы современ-

ной механики : докл. IV Всерос. науч. конф. (5-7 окт. 2004, г. Томск). Томск : Изд-во Томс. ун-та, 2004. С. 4-5.

2. Ислентьев Е. В., Гречкосеев А. К. Определение параметров орбит геостационарных космических аппаратов по сигналам навигационных систем ГЛОНАСС и GPS // Изв. вузов. Приборостроение. Т. 47, №№ 4. 2004. СПб. : А-принт, 2004. С. 5-9.

3. Патент РФ RU2325667C7. Е. В. Ислентьев, А. К. Гречкосеев, В. И. Кокорин. Способ определения вектора состояния космического аппарата по сигналам космических навигационных систем. МПК7 G01S 5/12.

E. V. Islentev

JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk

SYSTEM OF GEOSTACIONERY SATELLIES COLLOCATION

The system of collocation of geostationary satellites providing their safety spatial disposition interference in one node of orbit is proposed.

© Ислентьев Е. В. 2012

УДК 521.312

Е. В. Ислентьев

ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск

СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОГО УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА НА ГЕОСТАЦИОНАРНОЙ ОРБИТЕ

Предлагается система обеспечения безопасного управления движением космического аппарата на геостационарной орбите, определяющая наличие космического мусора в окружающем спутник пространстве и формирующая параметры коррекции орбиты спутника таким образом, чтобы избежать столкновения с мусором.

Геостационарная орбита (ГСО) активно используется, начиная с 70-х годов прошлого века в силу ее эффективности для наземного потребителя, так как космические аппараты (КА), находящиеся на орбите, практически неподвижны относительно наземного потребителя. В силу длительного использования на данной орбите появилось большое количество КА на ГСО, отработавших свой ресурс либо пришедших в негодность в силу отказа, и превратившихся в космический мусор. Также на данной орбите появилось большое количество космического мусора (КМ), образовавшегося в результате столкновения вышедших из строя КА как между собой, так и с действующими спутниками [1].

Увеличение количества КМ представляет угрозу для активных КА, выполняющих свою целевую задачу на геостационарной орбите. Данные по известному КМ каталогизируются, например, в базе данных NORAD. Однако в силу неуправляемого движения космического мусора происходят его взаимные столкновения, и требуется время для определения

параметров орбиты вновь образовавшегося мусора. Также параметры орбит КМ известны с определенной погрешностью, и поэтому со временем деградируют.

Для обеспечения безопасного управления движением КА необходимо постоянно учитывать параметры движения КМ, находящегося в непосредственной близости от КА, производить в центре управления полетом расчет параметров коррекции спутника таким образом, чтобы избежать столкновения с ним.

В настоящее время в ОАО «ИСС» разработана и успешно эксплуатируется на КА Радуга-1М - аппаратура радионавигации [2; 3], производящая измерения по использующим сигналам глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) ГЛОНАСС и GPS, и функционирующая в составе системы навигации и управления движением (СНУД). По полученным измерениям СНУД производит определение координат и вектора скорости КА, а также обеспечивает расчет параметров коррекции орбиты для обеспечения его удержания в заданной области по долготе и широте.

Решетневские чтения

Предлагается в дополнение к ней установить на борту КА систему поиска и слежения за космическим мусором (СПСКМ), обеспечивающую безопасное управление движением. Данная система должна осуществлять поиск КМ, находящегося в окружающем КА пространстве, и осуществлять измерение его параметров, чтобы по ним определять орбиту КМ.

Космический мусор, находящийся в космосе, освещается Солнцем, за исключением теневых участков орбиты (длительностью не более 72 мин), и поэтому может быть обнаружен оптическими средствами. Для осуществления поиска предлагается использовать оптические датчики, например [4] устанавливаемые на двухкоординатное поворотное устройство, которое обеспечит обзор окружающего космического пространства, а также измерение угловых координат всех объектов, которые находятся в поле обзора датчика.

Для обеспечения измерения дальности до объектов предлагается использовать лазерные дальномеры. В настоящее время разработаны лазерные дальномеры космического исполнения, обладающие сравнительно небольшой массой (3 кг) и энергопотреблением (10 Вт), дальность действия которая составляет 30 км и более, и имеющие гарантированный срок службы в течение 10 лет [5]. Установка лазерного дальномера совместно с оптическим датчиком на двухкоординат-ное опорно-поворотное устройство обеспечит измерение угловых координат и дальности до КМ.

Ввиду того, что источниками излучения в оптическом диапазоне будет являться не только КМ, но также звезды и планеты, то они будут фиксироваться оптическим датчиком. Измерение дальности по ним не будет невозможно в силу их большого удаления от КА.

Для сохранения ресурса лазерного дальномера (чтобы избежать лишних попыток измерения дальности до космических объектов, по которым она данным устройством измерена быть не может) в управляющем программном обеспечении СПСКМ предусматривается хранение каталога звезд. При этом в данном каталоге будут храниться только те объекты, яркость которых превышает определенную звездную величину.

По тем объектам, которые будут обнаружены оптическим датчиком, и угловые координаты которых будут совпадать с объектами из звездного каталога, измерения дальности производится не будут, и они будут отмечаться как естественные объекты, не создающие опасность столкновения для космического аппарата. Те же объекты, которые в каталоге отсутствуют, будут отмечаться как потенциально опасные объекты с проведением по ним последующих измерений и определением их параметров орбиты.

Использование данной системы позволит в автоматическом режиме определять параметры орбит космического мусора, который может произвести столкновение с космическим аппаратом, и рассчитывать параметры коррекции орбиты космического аппарата таким образом, чтобы обеспечить безопасное взаимное положение с космическим мусором.

Библиографические ссылки

1. Космический мусор [Электронный ресурс]. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki.

2. Бартенев В. А., Гречкосеев А. К., Ислентьев Е. В. Бортовые алгоритмы навигации космического аппарата на геостационарной орбите по сигналам космических навигационных систем ГЛОНАСС и GPS // Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики : докл. IV Всерос. науч. конф. (5-7 окт. 2004, г. Томск). Томск : Изд-во Томс. ун-та, 2004. С. 4-5.

3. Ислентьев Е. В., Гречкосеев А. К. Определение параметров орбит геостационарных космических аппаратов по сигналам навигационных систем ГЛОНАСС и GPS // Изв. вузов. Приборостроение. Т. 47. № 4. 2004. СПб. : А-принт, 2004. С. 5-9.

4. Прибор Long Range Optical Sensor. Сайт компании Нептек. [Электронный ресурс] URL: http://www.neptec.com/technology/space/long-range-optical-sensor.php.

5. Прибор Hawkeye. Сайт компании Нептек. [Электронный ресурс] URL: http://www.neptec.com/ technology/space/hawkeye.php.

E. V. Islentev

JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk

SYSTEM FOR PROTECTION OF CONTROL PATH OF GEOSTATIONERY SATELLITE

The system for protection of control path of geostationary satellite, designed for determining availability of space debris in satellite's environment and calculating correction parameters of satellite's orbit to escape collision with debris is proposed.

© Hoiem-KB E. B. 2012