Solnechno-Zemnaya FizikaSolnechno-Zemnaya FizikaСолнечно-земная физика2712-96401246910.12737/20492Результаты исследованийResults of current researchРезультаты исследованийProgress cargo spacecraft observed with the AZT-33IK optical telescopeНаблюдения ТГК «Прогресс» на оптическом телескопе АЗТ-33ИККлункоЕвгений ВладимировичKlunkoEvgeny Vladimirovicheklunko@gmail.comЕселевичМаксим ВикторовичEselevichMaxim Viktorovichmesel@iszf.irk.ru
кандидат физико-математических наук;
candidate of physical and mathematical sciences;
ТергоевВладимир ИвановичTergoevVladimir Ivanovichtvi@iszf.irk.ruИнститут солнечно-земной физики СО РАНИркутскРоссияInstitute of Solar Terrestrial Physics SB RASIrkutskRussian FederationИнститут солнечно-земной физики СО РАНИркутскРоссияInstitute of Solar Terrestrial Physics SB RASIrkutskRussian FederationИнститут солнечно-земной физики СО РАНИркутскРоссияInstitute of Solar Terrestrial Physics SB RASIrkutskRussian Federation2709201627092016231723https://zh-szf.ru/en/nauka/article/12469/view
В работе приведено описание телескопа и измерительной аппаратуры, с помощью которых проводились оптические наблюдения транспортных грузовых кораблей (ТГК) «Прогресс» во время сеансов космических экспериментов «Радар–Прогресс». Приводится описание методик сопровождения объекта на низкой орбите и проведения измерений. Наблюдения проводились во время пролетов ТГК в зоне видимости оптического телескопа АЗТ-33ИК Саянской солнечной обсерватории ИСЗФ СО РАН. Во многих сеансах были зарегистрированы оптические явления, происходящие в окружающей ТГК области пространства и связанные с работой их бортовых двигателей. Полученные данные могут быть использованы для независимого контроля геометрии эксперимента и анализа физических условий во внешней среде. Приводятся примеры полученных изображений.
In this paper, we describe a telescope and measuring equipment used for optical observations of Progress cargo spacecraft (PCS), which were made during Radar–Progress space experiment sessions. We also describe object tracking and measurement techniques. The observations were made with the optical telescope AZT-33IK at Sayan Solar Observatory of ISTP SB RAS. During many of the sessions, we registered optical phenomena that occurred in regions of space surrounding PCS and appeared due to the work of PCS onboard engines. The data we obtained can be used to independently control the geometry of the experiment and to analyze physical conditions in outer space.
ВВЕДЕНИЕКосмический эксперимент (КЭ) «Радар-Прогресс» направлен на изучение влияния работы двигательных установок и выбросов топлива из космических аппаратов на верхние слои атмосферы и ионосферу Земли [Хахинов и др., 2012, 2013]. Для регистрации изменений в этих средах были задействованы как активные радиоизмерительные средства ИСЗФ СО РАН (Иркутский радар некогерентного рассеяния) [Лебедев и др., 2008; Potekhin et al., 2009], так и пассивные радио- и оптические измерительные средства, что позволило в дальнейшем провести комплексный анализ полученной научной информации.Низкая орбита ТГК (300-400 км над поверхностью Земли) существенно ограничивает время его наблюдения на оптическом телескопе. Продолжительность пролета космического аппарата (КА) в зоне обзора наблюдательного пункта составляет всего несколько минут, при этом большинство пролетов в течение ночи происходит таким образом, что объект полностью находится в тени Земли и, следовательно, невидим. Наблюдения возможны только в короткий период сумерек, когда Солнце в точке наблюдения уже находится под горизонтом, но еще освещает пролетающий над обсерваторией на низкой орбите КА. В случае ТГК таким условиям соответствовали один-два витка в сутки. Во многих сеансах КЭ «Радар-Прогресс» моменты включения двигателей ТГК специально планировались таким образом, чтобы обеспечить возможность его наблюдения в это время на оптическом телескопе. Для обеспечения наилучшей видимости важно также, чтобы ТГК в этот момент был виден из наблюдательного пункта достаточно высоко над горизонтом (в идеале - в районе зенита).Кроме того, большая видимая скорость движения КА по небу (1.5 °/с на минимальной дистанции сближения) существенно затрудняет его качественное сопровождение и удержание в поле зрения оптического телескопа, точнее, оптоэлектронной системы. Это предъявляет повышенные требования к механике телескопа, конструкции его приводов, применяемым алгоритмам управления и становится особенно важным, если поле зрения составляет всего несколько угловых минут.Оптические наблюдения, проводимые во время КЭ «Радар-Прогресс», носят как вспомогательный, так и самостоятельный исследовательский характер. Полученные в процессе наблюдений данные позволяют контролировать и восстанавливать (в том случае, если они неизвестны) геометрические параметры эксперимента и его временной ход, измерять параметры выбрасываемой струи при работе двигателя, исследовать ее динамику и взаимодействие с окружающей средой.Угловое разрешение (детализация) получаемых изображений ограничивалось такими факторами, как разрешение применяемой оптоэлектронной системы, атмосферное качество (сиинг) в момент наблюдений, а также размазывание изображения вследствие неидеального сопровождения. Угловой размер самого ТГК на минимальной дальности сближения 300 км равен 5 угл. сек, что ненамного превышает типичное качество атмосферы в Саянской обсерватории (2 угл. сек). Таким образом, даже в отсутствие других мешающих факторов, без применения устройств адаптивной оптики невозможно увидеть детали изображения самого ТГК, поэтому такая задача не ставилась. Основное внимание уделялось получению изображений факела двигателя и топливных струй, которые имеют характерные размеры, много превышающие размеры самого ТГК.
Девяткин А.В., Горшанов Д.Л., Куприянов В.В., Верещагина И.А. Программные пакеты «АПЕКС-I» и «АПЕКС-II» для обработки астрономических ПЗС-наблюдений // Астрономический вестник. 2010. Т. 44, № 1. С. 74-87.Devyatkin A.V., Gorshanov D.L., Kupriyanov V.V., Vereshchagina I.A. Apex I and Apex II software packages for Processing astronomical CCD observations. Astronomicheskii vestnik [Solar System Research]. 2010, vol. 44, no. 1, p. 68. (In Russian).Еселевич М.В., Хахинов В.В., Клунко Е.В. Параметры оптических сигналов на телескопе АЗТ-33ИК, зарегистрированных в активном космическом эксперименте «Радар-Прогресс» // Солнечно-земная физика. 2016. Т. 2, № 3. С. 24-32.Eselevich M.V., Khakhinov V.V., Klunko E.V. Parameters of the optical signals registered with the AZT-33IK telescope in the “Radar-Progress” active space experiment. Solnechno-zemnaya fizika [Solar-Terrestrial Physics]. 2016, vol. 2, no. 3, pp. 24-32. (In Russian).Камус С.Ф., Тергоев В.И., Папушев П.Г. и др. Широкодиапазонный астрономический телескоп // Оптический журнал. 2002. Т. 69, № 9. С. 84-87. DOI: 10.1364/JOT.69.000674.Kamus S.F., Tergoev V.I., Papushev P.G., et al. Wide-range astronomical telescope. Opticheskii zhurnal [J. Opt. Technol.]. 2002, vol. 69, iss. 9, pp. 674-676. DOI: 10.1364/JOT.69.000674. (In Russian).Клунко Е.В., Еселевич М.В. Распределенная система управления астрономическими ПЗС-камерами // Солнечно-земная физика. 2012. Вып. 20. С. 139-145.Khakhinov V.V., Potehin A.P., Lebedev V.P., et al. Results of remote sensing of ionospheric disturbances in active space experiments “Radar-Progress”. Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa [Modern problems of the Earth remote sensing from the space]. 2012, vol. 9, iss. 3, pp. 199-206. (In Russian).Лебедев В.П., Хахинов В.В., Габдуллин Ф.Ф. и др. Исследование методами радиозондирования характеристик плазменного окружения низкоорбитальных космических аппаратов // Космонавтика и ракетостроение. 2008. № 50 (1). С. 51-60.Khakhinov V.V., Potehin A.P., Lebedev V.P., et al. Some results of active space experiments “Plasma-Progress” and “Radar-Progress”. Vest-nik Sibirskogo gosudarstvennogo aerokosmicheskogo universiteta imeni akademika M.F. Resh-etneva [Bulletin of M.F. Reshetnev Siberian State Aerospace University]. 2013, special iss. 5 (51), pp. 160-163. (In Russian).Тергоев В.И., Еселевич М.В., Клунко Е.В. и др. Разработка и применение ИК-камеры для регистрации тепловых портретов космических аппаратов // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнева. 2011. Вып. 6 (39).Klunko E.V., Eselevich M.V. Distributed control system for astronomical CCD cameras. Solnechno-zemnaya fizika [Solar-Terrestrial Physics]. 2012, vol. 20, pp. 139-145. (In Russian).Хахинов В.В., Потехин А.П., Лебедев В.П. и др. Результаты дистанционного зондирования ионосферных возмущений в активных космических экспериментах «Радар-Прогресс» // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9, № 3. С. 199-206.Lebedev V.P., Khakhinov V.V., Gabdullin F.F., et al. Study of characteristics of plasma environment of low orbit spacecrafts using radio sounding methods. Kosmonavtika i raketostroenie [Cosmonautics and Rocket Science]. 2008, iss. 50 (1), pp. 51-60. (In Russian).Хахинов В.В., Потехин А.П., Лебедев В.П. и др. Некоторые результаты активных космических экспериментов «Плазма-Прогресс» и «Радар-Прогресс» // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. акад. М.Ф. Решетнева. 2013. Спец. вып. 5 (51). С. 160-163.Potekhin A.P., Khakhinov V.V., Medvedev A.V., et al. Active space experiments with the use of the transport spacecraft “Progress” and Irkutsk IS Radar. PIERS Proc. Moscow, 2009, pp. 223-227.Potekhin A.P., Khakhinov V.V., Medvedev A.V., et al. Active Space Experiments with the use of the transport spacecraft “Progress” and Irkutsk IS Radar // PIERS Proc. Moscow, 2009. P. 223-227.Tergoev V.I., Eselevich M.V., Klunko E.V., et al. Design and application of the IR camera for registration of spacecraft thermal portraits. Vestnik Sibirskogo gosudarstvennogo aerokosmicheskogo universiteta imeni akademika M.F. Reshetneva [Bulletin of M.F. Reshetnev Siberian State Aerospace University]. 2011, vol. 6 (39), pp. 165-169. (In Russian).URL: http://www.tpointsw.uk/index.htm (дата обращения 1 июля 2016 г.).URL: http://www.tpointsw.uk/index.htm (accessed July 1, 2016).