Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.gao.spb.ru/russian/cosm/stereo/stereo.html
Дата изменения: Mon May 21 17:42:14 2007
Дата индексирования: Tue Oct 2 00:24:26 2012
Кодировка: Windows-1251

Поисковые слова: стереоскопия
Проект создания Межпланетной Стереоскопической Обсерватории: научная программа, технические предложения и этап 2004 года

ПРОЕКТ СОЗДАНИЯ
МЕЖПЛАНЕТНОЙ СОЛНЕЧНОЙ СТЕРЕОСКОПИЧЕСКОЙ ОБСЕРВАТОРИИ
КОНЦЕПЦИЯ И НАУЧНАЯ ПРОГРАММА

 

Введение

 

Идея организовывать стереоскопические солнечные наблюдения, нацеленные в основном на опережающее предсказание проявлений солнечной активности, была заявлена сравнительно давно. Научные предложения обрели форму специализированных космических проектов только к началу 1990-х годов вследствие прогресса в создании приборов для исследования, а также из-за возрастающей уверенности в том, что для исследования трехмерной структуры атмосферы Солнца неизбежно придется использовать наблюдения Солнца, выполняемые минимум с двух существенно различных направлений.

Применение метода стереоскопии имеет реальную перспективу в этих исследованиях. В астрономии стереоскопические (триангуляционные) наблюдения сыграли ключевую роль в установлении шкалы расстояний в Солнечной системе еще в XVII и XVIII веках при наблюдениях прохождения Венеры по диску Солнца, а затем в распространении этой шкалы во Вселенной уже в XIX веке при определении параллаксов звезд.

В 1993 году Григорьевым В.М. в работе [1] предложена и группой поддержки проекта в работах [2-8] развита в деталях идея создания Межпланетной Солнечной Стереоскопической Обсерватории (МССО) с расположением космических аппаратов в окрестностях Лагранжевых центров либрационных орбит L4, L5 системы 'Солнце - барицентр Земля+Луна' (Рис.1). Целью стадии научного установления проекта является определение полного потенциала идеи занятия точек либрации для выполнения научных экспериментов. Отметим, что идеи создания радиоинтерферометрической базы с размером порядка 1 астрономической единицы высказаны, например, в работе [9] еще в 1973 году.

С 1999 года идея стереоскопических наблюдений Солнца стала обсуждаться в НАСА. К настоящему времени работы над проектом STEREO NASA прошли стадию интеграции. Подробности этого проекта читатель найдет на сайте http://www.nasa.gov.

Проект МССО отличается от проекта НАСА концепцией технических решений и программой исследований. Основная идея - создание долговременной устойчивой конфигурации созвездия космических аппаратов для получения однородных рядов наблюдений длительностью в гелиоцикл ~ 12 лет.

 

Выбор конфигурации МССО

Можно с уверенностью утверждать, что расположение в окрестностях тригональных центров либрации в системе 'Солнце - барицентр Земля+Луна' аппаратуры для фундаментальных исследований по физике и астрономии с опорой на принцип стереоскопии, а также для размещения приборов космической связи и приборов, отслеживающих космические события, по меньшей мере, в Солнечной системе, произойдет с той же непреложностью в XXI веке, с которой произошло заселение геостационарной орбиты в веке XX. К такому заключению приводит размышление о подобии свойств пространства в окрестностях Лагранжевых либрационных центров свойствам пространства геостационарной орбиты.

 

Вывод аппаратов в окрестности либрационных центров представляет ту трудность, что в этих особых точках нет массивных тел с гравитационным полем. Посадка аппаратов на орбиты эксплуатации требует хорошего знания возмущенных орбит гелиоцентрического перехода и точного управления импульсами торможения-ускорения вблизи этих центров.

 

Космические аппараты МССО в окрестности тригональных Лагранжевых центров либрации L4 и L5 (Рис.1) вследствие устойчивости орбит либрационных движения, (устойчивость пока может быть доказываемой только интегрированием орбит, что и сделано, [7]), сохранят их взаимные расположения и ориентацию относительно Земли и Солнца в течение длительного времени, образуя три устойчивые стереоскопические пары - 2 стороны равностороннего треугольника L4TL5 длиной а (две вспомогательные базы) и его основание, равное a (основная база), где а - астрономическая единица. Треугольник при этом будет совершать квази твердотельное вращение вокруг Солнца S с годичным периодом.

 

 

Рис. 1. Конфигурация МССО (красный треугольник) и схема развертывания рабочих орбит в окрестностях устойчивых центров либрации Лагранжа L4, L5. Т3 - Земля: a) - схема орбит гелиоцентрического перехода; b) - последовательность стартов с Земли; c) d) -
- угловые размеры областей балансирования космических аппаратов в окрестностях Ларганжевых центров либрации, видимые с расстояния в одну астрономическую единицу.

 

Проектируемое матобеспечение на борту - интеллектуальный автомат:

 

Дальность от Земли до космических аппаратов МССО составляет 1 астр. ед. и проблема передачи данных требует решений, отличных от таковых в околоземных спутниковых системах. Предлагаемый подход сводится к идее 'интеллектуального автомата'. 'Интеллект' борта представлен бортовым матобеспечением (МО) и электронно-цифровым оснащением, с помощью которого в автономном режиме возможно решать задачи регистрации изображений и задачи их первичной обработки, упаковки с целью преодолеть ограниченные возможности канала связи для пересылки материала наблюдений на Землю. МО включает:

1) пакет программ для вычислений эфемеридных положений Земли, Луны, больших планет и их спутников, малых планет, имеющих орбиты в системе теорий DE405/LE405 или их более поздних версий;

2) современный высокоточный звездный каталог, представляющий 'звездную сферу' с плотностью не ниже 1200 звезд/кв. град., и матобеспечение для вычисления астрографических положений и яркостей звездных объектов с яркостью, близкой к пределу проницания бортовой системы ПЗС-регистрации изображений;

3) пакет программ, вычисляющий положения космических аппаратов и решающий навигационные задачи проекта;

4) бортовой процессор с соответствующей операционной системой и системой хранения времени;

5) исполнительная электроника приемно-передающей бортовой радиостанции, интегрированная в единую систему управления угловым движением аппарата и управления программой исследований планируемого эксперимента в целом.

Составляющие 1) и 2) задают бортовую эфемериду и координатную систему проекта, близкую к системе ICRF настолько, насколько близок к ней бортовой каталог. Навигация космических аппаратов в дальнем космосе, как известно, возможна только относительно направлений на тела Солнечной системы, проектируемых на небесную сферу космического аппарата, задаваемую высокоточным с достаточной плотностью звезд каталогом. Применение ПЗС-регистрации для выполнения целевой программы требует использования современного каталога с плотностью не ниже, чем 1 звезда на 4 квадратные минуты.

Навигационные задачи

Для удачного вывода космических аппаратов на эксплуатируемые орбиты и для целей автономной навигации и метрологического обеспечения планируемых экспериментов в проекте предлагается применить звездный датчик (Рис.2) - специальный авто-коллимированный и взаимно-коллимированный двухтелескопный прибор, оснащенный ПЗС-регистрацией изображений требуемых площадок на небе.

Космический аппарат на орбите гелиоцентрического перехода, Рис.3, двигаясь с орбитальной скоростью, близкой к скорости V = 30 км/сек, и, находясь в окрестности точки 1, выполняет единичное наблюдение первой навигационной планеты Q - 'створ 1-1', разумеется, строго фиксируя время наблюдения. По окончании первого наблюдения (примерно через пять минут) в точке 2 выполняется наблюдение створа с навигационной планетой P - 'створ 2-2'. Аналогично в точке 3 аппарат повторяет наблюдение створа с первой планетой Q - 'створ 3-3'. Первый и третий створы приводятся к моменту 'створа 2-2'. Это возможно сделать с требуемой точностью, если учесть криволинейность орбитального движения космического аппарата и планет.

После выполнения этого сеанса измерений, который, по нашим расчетам, будет длиться не более 15 минут, мы получаем в средний момент наблюдений tk 'нави