ИСТИНА

Основанием для проведения ПНИ в рамках мероприятия 1.2 приоритетного направления «Транспортные и космические системы» федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2017 годы», является Соглашение о предоставлении субсидии от «08» июля 2014 г. № 14.604.21.0094. Первая проблема, исследуемая в настоящем ПНИ – обеспечение контроля взаимной ориентации различных датчиков и целевой аппаратуры космических аппаратов (КА). Системы определения ориентации необходимы КА для выполнения многих задач. Датчики звездной ориентации могут использоваться для определения поправок к показаниям гироскопов, при изменении ориентации КА, а также вместе с другими датчиками при наведении антенн или целевой аппаратуры на заданные объекты (например, фото/видеокамер при дистанционном зондировании Земли). Датчики направления на Солнце используются при ориентации солнечных батарей, для защиты целевой и прикладной аппаратуры от засветки прямым солнечным излучением, для определения моментов входа и выхода в тень Земли. Датчик геовертикали (локальной вертикали Земли) служит для наведения целевой аппаратуры на изучаемые области поверхности Земли и для географической координатной привязки получаемой информации. При этом показания звездных датчиков определяют ориентацию (поворот) конструкционной системы координат относительно выбранной инерциальной системы, другие типы датчиков ориентации определяют направления на соответствующие космические объекты относительно своих конструкционных систем координат. Уже при точности, достигнутой современными серийными приборами определения ориентации, обеспечить сохранение взаимной ориентации автономных датчиков, установленных на борту КА, на уровне порядка погрешности их измерений только за счет жесткости конструкций КА не представляется возможным. Это приводит к появлению систематического рассогласования реальных и измеряемых показаний датчиков, что не позволяет осуществлять точную ориентацию целевой аппаратуры. По этой причине дальнейшее повышение точности автономных датчиков ориентации теряет смысл без принятия специальных мер к взаимной геометрической привязке их конструкционных систем координат. Вторая проблема, исследуемая в настоящем ПНИ – автономная навигация с помощью комплексной системы высокоточной ориентации (КСВО). В настоящее время определение траектории движения КА в околоземном или межпланетном пространстве осуществляется с Земли. Для околоземных КА основными методами являются радиолокация, лазерная локация и позиционные наблюдения КА в оптическом диапазоне (на фоне звезд). Все эти методы обладают серьезными ограничениями в применимости. Из-за быстрого ослабления отраженного радиосигнала с увеличением расстояния до КА радиолокация позволяет измерять объекты на расстояниях не более 1–2 тыс. км. Лазерная локация позволяет измерять расстояния и радиальные скорости КА на расстояниях до примерно 20 тыс. км, но для этого на борту КА необходимо установить специальные ретрорефлекторы (уголковые отражатели). При проведении позиционных измерений определяется видимое с Земли положение КА, освещенного Солнцем, на фоне звезд, координаты которых известны (из каталогов). Расстояние, на котором возможны позиционные измерения, зависят от размеров КА и от диаметра телескопа, используемого для позиционных наблюдений. Позиционные измерения при использовании крупных телескопов возможны для расстояний до 100 тыс. км. В межпланетном пространстве ни один из указанных выше способов не работает. Основным методом определения положения КА на больших расстояниях от Земли становится прием радиосигналов с борта КА, привязанных к бортовой системе точного времени. Для проведения подобных измерений используются наземные системы дальней космической связи, снабженные радиоприемными антеннами большого диаметра и высокоточными системами временной привязки сигналов. Уже в настоящее время, как радиолокационные и оптические системы для определения орбит околоземных КА, так и системы дальней космической связи существенно перегружены. Это не позволяет достаточно часто определять положение КА и межпланетных станций с высокой точностью, что приводит к снижению точности определения параметров их орбит. При увеличении числа КА в околоземной космической группировке, а также КА, движущихся и обращающихся у различных планет Солнечной системы, которое запланировано в перспективных космических программах, проблема станет еще более острой. Решение этой проблемы видится в создании автономных систем навигации, в которых для определения положения КА в пространстве используются только данные, получаемые датчикам, установленным на борту КА. Примером подобной системы автономной навигации в межпланетном пространстве являются приборы AutoNav, которые устанавливались на КА Deep Space-1 и на КА Deep Impact. Для определения положения в пространстве AutoNav использует наблюдения объектов Солнечной системы (астероиды). Подобные исследования и разработки выглядят перспективными и актуальными.

На этапе №1 ПНИ были получены следующие результаты: ─ Написан аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы по теме ПНИ (раздел 1 отчета). ─ Проведены предварительные патентные исследования, направленные на выявления уровня техники и тенденций развития по теме ПНИ (приложение Б к отчету). ─ Проведена сравнительная оценка существующих технических решений по повышению точности ориентации КА (раздел 2 отчета). ─ Создана база данных звезд имитатора звездного неба (раздел 3 отчета). ─ Разработано ПО для управления БД звезд имитатора звездного неба (раздел 4 отчета). ─ Разработаны инструкции по формированию и ведению БД звезд для имитатора звездного неба (раздел 5 отчета). ─ Индустриальным партнером изготовлены детали для оптических головок звездных датчиков, которые войдут в состав макета КСВО (раздел 6 отчета, чертежи деталей приведены в приложении А). На этапе №2 ПНИ были получены следующие результаты: - Разработана эскизная конструкторская документация на все части макета КСВО; - Завершено изготовление деталей для датчиков (Индустриальный партнер); - Разработаны методики вибрационных и термо-вакуумных испытаний звездного и солнечного датчиков (Индустриальный партнер). На этапе №3 ПНИ были получены следующие результаты: - Изготовлены звездные и солнечный датчики; - Разработаны и частично изготовлены испытательные стенды; - Разработаны методики лабораторных стендовых испытаний; - Проведены испытания звездного датчика (Индустриальный партнер). НИР не завершена. Итоговые результаты будут представлены в конце 2016 г.