Способ построения расширенного каталога космических объектов размерами более 1 см на основе базы данных аспос ОКП Текст научной статьи по специальности «Математика»

УДК 692.195.1

СПОСОБ ПОСТРОЕНИЯ РАСШИРЕННОГО КАТАЛОГА КОСМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ РАЗМЕРАМИ БОЛЕЕ 1 СМ НА ОСНОВЕ БАЗЫ ДАННЫХ АСПОС ОКП

И. И. Олейников, М. В. Астраханцев

Центр управления полетами Центрального научно-исследовательского института машиностроения Россия, 141070, г. Королев Московской области, ул. Пионерская, 4. E-mail: [email protected]

Рассмотрен способ построения каталога КО размерами более 1 см. Основной целью построения такого каталога является исследования вопросов обеспечения безопасности полета КА при наличии в системах предупреждения траекторной информации о мелкоразмерных КО.

Ключевые слова: космический аппарат (КА), космический объект (КО), космический мусор (КМ), околоземное космическое пространство (ОКП), система мониторинга космического пространства, каталог космических объектов.

THE WAY TO CREATE THE CATALOGUE FOR BIGGER-THAN-1CM SPACE OBJECTS BASED ON THE ASPOS OKP DATABASE

1.1. Oleynikov, M. V. Astrakhantsev

Mission control center of the machine-building central research institute 4, Pionerskaya str., Korolev, Moscow region, 141070, Russia. E-mail: [email protected]

The way to create a catalogue for the space objects bigger than 1cm is considered. The main aim of this activity is to research the problem of spacecraft's safe flight if the information about the trajectories offine-sized space objects is available.

Keywords: spacecraft, space object, space debris, near-earth space, space monitoring system, space object catalogue.

В процессе управления космическим аппаратом необходимо учитывать наличие большого количества ненаблюдаемых космических объектов (порядка 600 000 КО), данных о которых нет в каталоге, но ко-

торые могут причинить существенный ущерб КА. Зависимость количества объектов от их размеров и прогнозируемого ущерба представлена на рисунке (рис. 1) [1].

Рис. 1

Решетневскуе чтения. 2013

Рис. 2

Отсутствие каталога КО размерами от 1 до 10 см обусловлено тем, что информации, получаемой от существующих средств наблюдения, недостаточно для того, чтобы сопровождать движение мелкоразмерных КО (мерный интервал поступления измерительных данных превышает требуемый диапазон) [2].

Статистический подход к описанию засоренности ОКП, предлагаемый в современных моделях MASTER, SDPA и др., позволяет представить картину распределения техногенного вещества в ОКП в целом, выявить наиболее засоренные области, исследовать эволюцию КМ на длительных интервалах времени и оценить риски столкновения КА с фрагментами космического мусора (КМ). Однако для оперативного реагирования на возрастающие риски столкновения управляемых КА с КО создаются специальные системы предупреждения об опасных ситуациях в ОКП [1; 4]. В процессе создания подобных систем возникает задача обоснования требований к ним, таких как [5]:

- точность сопровождения КО;

- пропускная способность системы по контролю опасных ситуаций в ОКП;

- уровень ложных тревог и вероятность пропуска столкновений.

Определение этих характеристик является исследовательской задачей, решение которой осуществляется с применением подхода математического моделирования процессов функционирования системы предупреждения. Для определения этих характеристик в дополнение к существующему каталогу КО с размерами боле 10 см необходимо наличие расширенного каталога с полным вектором состояния КО размерами от 1 до 10 см. Наличие такого каталога повысит достоверность имитации фоно-целевой обстановки для исследуемой системы. Степень достоверности создаваемого расширенного каталога как модели фоно-целевой обстановки обусловливается способом построения с использованием реальных распределений, полученных в результате анализа существующей базы данных АСПОС ОКП, на основе допущения о том, что мелкоразмерная фракция КО сосредоточена в районах концентрации реальных КО.

Предлагается способ построения, состоящий из нескольких этапов:

1. Формирование ожидаемой статической сово-

Рис.3

купности КО. Каждому объекту, создаваемому в каталоге, присваивается радиус-вектор г(х, у, г). Радиус-вектор определяется с учетом имеющегося высотно-широтного распределения КО в пространстве (рис. 2). Данное распределение было получено с использованием базы данных АСПОС ОКП по методу А. И. На-заренко [3]. Долгота КО распределена равномерно.

2. Каждому имитируемому объекту присваивается вектор скорости У(Ух, Уу, Уг), модуль которого определяется на основании распределения эксцентриситета по наклонению (рис. 3). Данное распределение было получено с использованием действующей базы данных АСПОС ОКП.

Координаты вектора скорости в пространстве У(Ух, Уу, Уг) рассчитываются с учетом допущений:

- вектор скорости лежит в плоскости, перпендикулярной г;

- азимут вектора скорости соответствует распределениям наклонения / по высоте и широте, полученным из базы данных АСПОС ОКП.

С применением предложенного способа был сформирован расширенный каталог, в котором находится ожидаемое количество КО с определенными координатами радиус-вектора г(х, у, г) и вектора скорости У(Ух, Уу, Уг). Каталог не является отображением реальной ситуации в ОКП, однако распределения по элементам орбиты, полученные на базе данного расширенного каталога, соответствуют распределениям реальных КО из базы данных АСПОС ОКП, что в свою очередь является подтверждением принятого допущения о сосредоточении мелкоразмерной фракции в районах концентрации реальных КО. Применение данного расширенного каталога позволяет моделировать опасные сближения с действующими КА, оценивать их количество в зависимости от орбит КА и исследовать вопросы обеспечения безопасности полета КА в зависимости от точности траекторной информации о мелкоразмерных КО в системах предупреждения.

Библиографические ссылки

1. Иванов В. М., Олейников И. И. Оперативный мониторинг и предупреждение опасных ситуаций в ОКП при управлении полетами из ЦУП ФГУП

ЦНИИмаш Седьмой международный аэрокосмический конгресс 1АС12, посвященный 55-летию со дня запуска первого искусственного спутника Земли, Москва, 26-31 августа 2012 г.

2. Меньшиков А. В., Хуторовский З. Н. и др. Идентификация американских и российских каталогов космических объектов. Столкновения в околоземном пространстве (космический мусор) / Ин-т астрономии РАН. М. : Космосинформ, 1995.

3. Назаренко А. И. Построение высотно-широт-ного распределения объектов в околоземном космическом пространстве. Проблема загрязнения космоса (космический мусор) / Ин-т астрономии РАН. М. : Космосинформ, 1993.

4. Олейников И. И., Шилин В. Д. Область контроля - околоземное пространство // ИАИ «Воздушно-космическая оборона». М., 2010.

5. Олейников И. И., Новиков П. В. Обоснование требований к системам предупреждения об опасных ситуациях в околоземном космическом пространстве исходя из критерия минимума среднего риска // Космонавтика и ракетостроение. Вып. 4(69). ЦНИИмаш, 2012.

References

1. Ivanov V. M., Oleynikov I. I. Real-Time Monitoring and Warning of Near-Earth Space Dangerous Events for Mission Control by MCC TSNIIMASH Federal State Unitary Enterprise - 7th International Aerospace Congress IAC'12 dedicated to the 55 anniversary of the first near-earth satellite launch, Moscow, 26-31 August, 2012.

2. Menshikov A. V., Khutorovsky Z. N. American and Russian space objects catalogue identification. Near-earth space collisions (space debris), IA RAS, Moscow, COSMOSINFORM, 1995.

3. Nazarenko A. I. A Model of Distribution Changes of the Space Debris. The Technogeneous Space Debris Problem, IA RAS, Moscow, COSMOSINFORM, 1993.

4. Oleynikov I.I., Shilin V.D., Control flow of the near-earth space area, Moscow, IAI, «Aerospace defense», 2010.

5. Oleynikov I. I., Novikov P. V. Validation of requirements to the system for real-time monitoring and warning of near-earth space dangerous events based on the minimum mean risk criteria, Cosmonautics and rocket engineering, edition 4(69), TSNIIMASH, 2012.

© Олейников И. И., Астраханцев М. В., 2013

УДК 621.3.095.221

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МОНТАЖА СОЕДИНИТЕЛЯ СНП339 В АППАРАТУРЕ РАДИОНАВИГАЦИИ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ*

М. И. Почуев1, Р. И. Аширбакиев2

1 ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Россия, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52. E-mail: [email protected] 2Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники Россия, 634050, г. Томск, просп. Ленина, 40

Предлагается увеличить надежность АРН в части соединителей СНП339, предложено использовать комбинированный вариант установки с измененными контактными площадками соединителя СНП339.

Ключевые слова: аппаратура радионавигации, соединитель, СНП339, Altium Designer, импорт, TALGAT.

IMPROVED MOUNTING CONNECTOR SNP339 IN RADIO NAVIGATION APPARATUS

OF SPACE VEHICLES

M. I. Pochuev1, R. I. Ashirbakiev2

JSC "Academician M. F. Reshetnev "Information Satellite Systems" 52, Lenin str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russia. E-mail: [email protected] 22Tomsky State University of Control Systems and Radio Electronics 40, Lenin prosp., Tomsk, 634050, Russia

The variant to increase the reliability of the CEA board, in connectors of SNP339 type, the complicated equipment with the modified pad connectors SNP339 is proposed to apply.

Keywords: radio navigation equipment, connector, SNP339, Altium Designer, import, TALGAT.

Для современной радиоэлектронной аппаратуры вом рынке является постоянное повышение надежно-(РЭА) космических аппаратов (КА) необходимым ус- сти. Современная элементная база, в свою очередь, ловием сохранения конкурентоспособности на миро- адаптирована под высокую плотность монтажа. Это

* Работа выполнена в порядке реализации Постановления Правительства РФ № 218 от 09.04.2010 г. по договору № 96/12 от 16.11.2012 ТУСУРа и ОАО «ИСС».