Возможности современных средств наблюдения за космическим мусором. Часть I

Наша жизнь кажется настолько тусклой и унылой на фоне ярких панорам космических пейзажей, которыми в последнее время нас так щедро потчует НАСАНациональное управление США по аэронавтике и исследованию космического пространства (англ. National Aeronautics and Space Administration) — агентство, принадлежащее федеральному правительству США, подчиняющееся непосредственно вице-президенту США и финансируемое на 100 % из государственного бюджета, ответственное за гражданскую космическую программу страны. Все изображения и видеоматериалы, получаемые НАСА и подразделениями, в том числе с помощью многочисленных телескопов и интерферометров, публикуются как общественное достояние и могут свободно копироваться.. Однако, при должном желании, даже самую обычную комнату можно превратить в полную тайн, загадок и ярких открытия частичку бескрайнего космического пространства! Все, что Вам для этого потребуется — декоративные ленты, из которых с легкостью можно выложить целый инопланетный мир, в котором хватит места для россыпи звездных скоплений и вальяжно обращающихся вокруг желтого карлика планет, многие из которых вполне могут оказаться обитаемыми!
Внести в свою жизнь частичку космического волшебства Вы сможете, если прямо сейчас посетите сайт www.radost.su и приобретете светящиеся декоративные ленты.


060112 2139 1 Возможности современных средств наблюдения за космическим мусором. Часть I

Орбита нашей планеты напоминает гигантскую свалку из отходов развития космонавтики

 

Самый банальный, но и самый надежный (относительно гарантированный) способ получения информации о КМ — непосредственное наблюдение его с помощью разнообразных средств. К сожалению, с помощью существующих средств обнаруживается и каталогизируется лишь небольшая доля общей популяции КО, в том числе КМ.

 

Средства наблюдения, используемые СККП, способны обнаруживать и контролировать в штатных режимах в основном ко размером более 10.20 см. Проводятся исследования с целью снижения этого порога. Как выяснилось, это возможно при использовании средств контроля в нештатных (экспериментальных) режимах. Например, при проведении космического эксперимента ODERACS-1 в 1994 г. РЛС «Дон-2Н», работая в нештатном режиме, раньше американских средств контроля обнаружила сферу с наименьшим диаметром ~5 см на высоте ~352 км (при наклонной дальности до цели 500…800 км) [оружие…, 2008; Batyr et al., 1995; Radar…, 1996].

 

Радиолокационные средства наблюдения (наземного базирования)

 

РЛС, ввиду присущих им особенностей, предпочтительнее использовать для контроля низких орбит. Их достоинства по сравнению с оптическими средствами:

• возможность наблюдения вне зависимости от времени суток, погодных условий, естественной освещенности цели;

• высокая производительность и, в частности, обнаружительная способность, определяемая рабочей частотой радара, излучаемой мощностью, параметрами антенны и т. п.;

• возможность одновременного контроля большого количества целей (до нескольких сотен);

 

• допускаются самые высокие скорости пересечения целью зоны действия радара;

• более простое, чем в оптических средствах, программно-алгоритмическое обслуживание процесса измерений.

 

Недостатки радиолокационных средств:

• практически невозможны передислоцируемые варианты;

• высокая стоимость создания и обслуживания РЛС;

• чрезмерно большое потребление электроэнергии во время работы;

• экологическая небезопасность;

• возможная неоднозначность измерений, в частности, при определении размеров наблюдаемого КО;

• зависимость чувствительности от четвертой степени расстояния до наблюдаемой цели.

 

060112 2139 2 Возможности современных средств наблюдения за космическим мусором. Часть I

Рис. 1. РЛС «Дон-2Н»

 

Из действующих отечественных РЛС для наблюдения КМ, пожалуй, более всего подходит многофункциональная РЛС кругового обзора «Дон-2Н» (рис. 1), предназначенная для обнаружения баллистических целей, их сопровождения (до 100 целей), определения координат и наведения противоракет (нескольких десятков) при контроле воздушного пространства России и стран Содружества. [Гаврилин, 2008; Диалектика…, 2011; оружие…, 2004, 2008]. Это единственная станция в мире из принимавших участие в космическом эксперименте ODERACS*, которая, как уже упоминалось ранее, первой обнаружила самую маленькую стальную сферу и передала измерения в Джонсоновский космический центр НАСАНациональное управление США по аэронавтике и исследованию космического пространства (англ. National Aeronautics and Space Administration) — агентство, принадлежащее федеральному правительству США, подчиняющееся непосредственно вице-президенту США и финансируемое на 100 % из государственного бюджета, ответственное за гражданскую космическую программу страны. Все изображения и видеоматериалы, получаемые НАСА и подразделениями, в том числе с помощью многочисленных телескопов и интерферометров, публикуются как общественное достояние и могут свободно копироваться. [оружие…, 2008; Batyr et al., 1995; Radar…, 1996]. После этого эксперимента НАСАНациональное управление США по аэронавтике и исследованию космического пространства (англ. National Aeronautics and Space Administration) — агентство, принадлежащее федеральному правительству США, подчиняющееся непосредственно вице-президенту США и финансируемое на 100 % из государственного бюджета, ответственное за гражданскую космическую программу страны. Все изображения и видеоматериалы, получаемые НАСА и подразделениями, в том числе с помощью многочисленных телескопов и интерферометров, публикуются как общественное достояние и могут свободно копироваться. порекомендовали привлечь станцию «Дон-2Н» к наблюдению КМ.

 

Это моноимпульсная радиолокационная станция сантиметрового диапазона с крупномодульными фазированными активными антенными решетками (ФАР), электронным управлением характеристиками и положением в пространстве передающей и приемной диаграммами направленности, цифровой обработкой радиолокационных сигналов. В 1989 г. станция была принята на вооружение, а в 1996 г. — поставлена на боевое дежурство.

 

Радиолокационная станция «Дон-2Н» обеспечивает одновременный обзор всей верхней полусферы в зоне ответственности комплекса. Она отличается высокой помехозащищенностью, адаптивностью к условиям обстановки, высокой информативностью, модульностью построения и высокой степенью автоматизации. В настоящее время «Дон-2Н» входит в состав системы ПРО центрального промышленного района А-135 и может использоваться в системах ПРН и ККП.

 

После обнаружения целей станция их сопровождает, автоматически отстраивается от помех и селектирует ложные объекты. Станция такого типа развернута и на полигоне Сары-Шаган (казахстан), но в усеченном варианте.

 

В мирной обстановке РЛС «Дон-2Н» работает в режиме малой излучаемой мощности [Диалектика…, 2011; оружие…, 2004, 2008].

 


*Космический эксперимент ODERACS (Orbital Debris Radar Calibration Spheres), целью которого были проверка обнаружительных возможностей и калибровка РЛС и некоторых оптических средств, проводился NASA в два этапа, соответственно, в 1994 и 1995 гг. (ODERACS-1 и ODERACS-2). С борта МКК «Шаттл» выбрасывались металлические сферы трех размеров — 6, 4 и 2 дюйма в диаметре (соответственно, ~15, 10 и 5 см) — а также диполи. В работе по сферам принимали участие и некоторые российские РЛС UHF-, S- и C-диапазонов. Они обнаружили и сопровождали 15- и 10-сантиметровые сферы с первого их прохождения через зоны действия станций, за исключением РЛС UHF-диапазона, которая устойчиво наблюдала 10-сантиметровые сферы только после снижения порога чувствительности и установки специального программного шумоподавляющего фильтра. 5-сантиметровые сферы обнаружили и сопровождали только РЛС S- и C-диапазонов. Особый интерес представляют результаты работы многофункциональной РЛС ПРО кругового обзора C-диапазона «Дон-2Н». Ее частотный диапазон и потенциальные характеристики практически идеально соответствовали задачам эксперимента — оценить возможности РЛС по обнаружению малоразмерных КО и измерению их ЭПР. В работе по пятисантиметровым сферам использовалась нештатная (экспериментальная) программа с некогерентным накоплением эхо-сигнала. В каждом прохождении сферы сопровождались вплоть до выхода из зоны действия. По результатам работы обе стороны (американская и российская) пришли к выводу, что РЛС «Дон-2Н», работая в указанном режиме, надежно обнаруживает КО размером до 5см в секторе 100…200° на дальности 500…800км и устойчиво сопровождает их до границы 900…1500км. РЛС может быть рекомендована в качестве адекватного сенсора для исследования и мониторинга засоренности низких орбит ОКП малоразмерным техногенным КМ (до 5 см). Для слежения за более мелким КМ или увеличения предельной дальности гарантированного обнаружения может быть использовано более продолжительное некогерентное накопление большего числа эхо-сигналов — до 100 и более, тогда как в эксперименте ODERACS-1 накапливалось не более 10 эхо-сигналов. Для повышения эффективности обнаружения может потребоваться разработка более совершенных поисковых режимов, теоретическая основа для которых разработана в статьях [Вениаминов, 1984, 2010; Veniaminov, 1993]. В процессе проведения ODERACS-1 Россия и США обменивались измерительной информацией, точность которой при сравнении оказалась примерно одинаковой [Batyret al., 1995; Potter et al., 1996].

 

Эксперимент ODERACS не был оригинален. Еще до его проведения в СССР в 1993 г. был осуществлен аналогичный эксперимент «Пион» по исследованию вариаций плотности верхней атмосферы. Дело в том, что определение и прогнозирование вариаций плотности атмосферы — самое слабое место в прогнозировании движения НОКО. Без их корректного учета точность предсказания положения НОКО на сколько-нибудь длительный и не очень длительный срок резко падает. Поэтому баллистики используют любую возможность уточнения параметров верхней атмосферы. Итак, две пассивные калибровочные сферы «Пион-5» и «Пион-6» были выведены на низкую орбиту с помощью КА «Ресурс-Ф». Время их орбитального существования составляло 22 и 23 дня. В течение этого периода российская СККП вела регулярные наблюдения сфер. На основании полученных измерений рассчитывались их точные координаты и значения баллистического коэффициента. Эксперимент помог определить более точно текущие вариации плотности атмосферы и, как следствие, существенно повысить точность прогнозирования движения НОКО во время эксперимента. Интервал прогноза составлял от 1 до 6 сут. Для расчетов плотности атмосферы использовалась ее динамическая модель ГОСТ-25645.115-84. Апостериорный анализ всех данных эксперимента подтвердил целесообразность оперативного определения вариаций плотности атмосферы и использования результатов для улучшения точности прогнозирования орбит. Полный набор оценок вариаций, полученный в различных геогелиофизических условиях, имеет независимую научную ценность и может быть использован для построения более точной модели плотности атмосферы. [Batyr, 1993a].


Расшифровку всех приведенных в статье условных сокращений смотреть здесь: «Исследование ближнего космоса: условные сокращения».


Найти на unnatural: Возможности современных средств наблюдения за космическим мусором Часть
Автор: admin | 2 Июнь 2012 | 453 просмотров

Новые статьи:

Оставить комментарий:

Все размещенные на сайте материалы без указания первоисточника являются авторскими. Любая перепечатка информации с данного сайта должна сопровождаться ссылкой, ведущей на www.unnatural.ru.
Rambler's Top100