Разработка и анализ системы наведения группировки малых космических аппаратов для дистанционного зондирования Земли | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 29 июня, печатный экземпляр отправим 3 июля.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №24 (262) июнь 2019

Дата публикации: 13.06.2019

Статья просмотрена: 1 раз

Библиографическое описание:

Касым С. Разработка и анализ системы наведения группировки малых космических аппаратов для дистанционного зондирования Земли // Молодой ученый. — 2019. — №24. — URL https://moluch.ru/archive/262/60517/ (дата обращения: 18.06.2019).

Препринт статьи



Целью данной статьи является разработка системы наведения группировки малых космических аппаратов (МКА) и космических систем на их основе является в настоящее время одной из ведущих тенденций развития космических технологий.

Ключевые слова: космический телескоп,технология Физу, малые космические аппараты.

Данная система должна отвечать современным требованиям, обладать необходимыми техническими свойствами, быть экологически безопасным и экономически выгодным. Разрабатываемые в настоящее время бортовые многоспектральные ОЭС характеризуются высокой информативностью в сочетании с небольшими габаритами, массой и энергопотреблением, что хорошо согласуется с требованиями к полезной нагрузке МКА.

Так, облегченный космический телескоп диаметром 1 м имеет массу главного зеркала около 300 кг, а 20-канальная многоспектральная ОЭС с телескопом диаметром 5–7 см, размещенная на универсальной малогабаритной космической платформе, вместе с обеспечивающей аппаратурой имеет массу 25–40 кг. При этом полагается, что масса МКА составляет до нескольких сотен килограммов, что по зарубежной классификации соответствует микро-КА (масса 10–100 кг) и мини-КА (масса 100–500 кг).

В настоящей работе рассматриваются системные вопросы построения перспективной космической системы ДЗЗ на основе МКА многоспектрального наблюдения. В такой системе, с одной стороны, используются сложившиеся общие принципы построения космических систем и организации управления космическими аппаратами, с другой — учитываются особенности применения орбитальных группировок (ОГ) МКА и используются новые подходы к управлению ими. В частности, предполагается, что ОГ МКА многоспектрального наблюдения представляет собой кластер — совокупность нескольких МКА на орбитах со специально выбранными (как правило, близкими) параметрами, совместно и согласованно выполняющих съемку земной поверхности.

Выбор параметров орбит МКА выбирается исходя из условий обзора интересующих районов земной поверхности, при этом особый интерес представляют полярные и околополярные орбиты, позволяющие осуществлять глобальный обзор земной поверхности на всех широтах. В общем случае кластер можно определить, как высокоуровневое объединение однотипных элементов, позволяющее повысить надежность, производительность и эффективность функционирования групповых систем путем динамического распределения задач.

Задачи исследования:

1.Исследование технологии Физу (Fizeau);

2.Определение бортовых подсистем МКА. Система ориентации и стабилизации МКА, система управления движением и навигацией;

3.Определение наиболее подходящей орбиты для группировки МКА;

4.Разработка алгоритма системы наведения группировки МКА на объект съемки

В настоящее время данные многоспектрального наблюдения Земли из космоса используются в гидрометеорологии; экологическом мониторинге распространения загрязнений во всех природных сферах (атмосфера, поверхность суши, водная среда); мониторинге чрезвычайных ситуаций; создании и обновлении общегеографических и тематических картографических материалов; информационном обеспечении деятельности по землеустройству, прокладке транспортных магистралей, строительству промышленных объектов и градостроительству; информационном обеспечении хозяйственной деятельности в ведущих отраслях социальной экономики; океанографии и океанологии. Задачи космической системы ДЗЗ на основе МКА могут уточняться потребителями с учетом характеристик бортовой аппаратуры наблюдения, наземных средств обработки информации и системных возможностей, определяемых кластерным построением ОГ МКА. К прикладным задачам многоспектрального наблюдения Земли из космоса относятся:

− съемка регионов поверхности Земли в целях мониторинга крупномасштабных стихийных бедствий, происходящих в данных регионах;

− поиск и обнаружение наземных техногенных объектов и наблюдение за состоянием природных ресурсов Земли;

− сбор информации для глобальной Географической информационной системы и формирования цифровых карт местности.

Теоретическая и практическая значимость работы: полученные результаты по разработке алгоритмов системы наведения группировки МКА на объект сьемки могут послужить основой для создания и внедрения группировки МКА для дистанционного зондирования земли.

Актуальность исследования. В последние годы одной из самых актуальных задач в сфере космического мониторинга, особенно для государств с большой территорией, является зондирование поверхности Земли в режиме реального времени, что позволяет вести наблюдение за быстро протекающими процессами, такими, например, как возникновение и распространение степных и лесных пожаров. При разработке группировки из малых космических аппаратов наиболее сложной задачей является управление ее движением. Поэтому разработка системы управления движением группировки спутников на геостационарной орбите на сегодняшний день является научно новой и актуальной задачей.

Как показывает практика уже запущенных КА, малые космические аппараты вполне могут заменить большие аппараты при решении задач детальной картографической съемки Земли с достаточным разрешением, могут решать задачи обнаружения пожаров, вести съемку зон стихийных бедствий, проводить экологический мониторинг, метеонаблюдения, также такие спутники предназначены для отработки новых технологий и проведения Применение малых космических аппаратов и космических систем на их основе является в настоящее время одной из ведущих тенденций развития космических технологий. Ряд успешных экспериментов с МКА показал эффективность решения с их помощью широкого спектра прикладных задач. Можно утверждать, что к настоящему времени сложились условия для создания и развертывания полнофункциональных космических систем на основе орбитальных группировок МКА, в которых потенциальные возможности и преимущества МКА будут реализованы в полной мере. При этом перспективные МКА и космические системы рассматриваются не как альтернатива существующим системам на основе средних и тяжелых космических аппаратов, а как дополнение, существенно расширяющее возможности решения прикладных (целевых) задач в различных сферах деятельности.

Одной из основных областей применения МКА является дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ). При решении задач ДЗЗ МКА, оборудованные малогабаритными бортовыми оптико-электронными системами (ОЭС) для съемки Земли, могут быть конкурентоспособными, рентабельными и представлять интерес для широкого класса потребителей космической информации.

В данной статье провели и получены результаты по разработке алгоритмов системы наведения группировки МКА на объект сьемки могут послужить основой для создания и внедрения группировки МКА для дистанционного зондирования земли.

Литература:

  1. Тяпичев Г. А. Спутники и цифровая радиосвязь. М.: ТехБук, 2004. 288 с.
  2. Рябова Н. В., Еськов Д. Н. Малые искусственные спутники Земли с оптико-электронной аппаратурой в программах дистанционного зондирования Земли // Оптич. журн. 1996. № 1. С. 4–19.
  3. Гарбук С. В., Гершензон В. Е. Космические системы дистанционного зондирования Земли. М.: Изд-во А и Б,1997. 296 с.
  4. Кравец В. Г. Автоматизированные системы управления космическими полетами. М.: Машиностроение, 1995.256 с.
  5. Лебедев А. А., Нестеренко О. П. Космические системы наблюдения. Синтез и моделирование. М.: Машиностроение, 1991. 224 с.


Задать вопрос