Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
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.
Космический эксперимент, оптический сигнал, космический аппарат, низкая орбита, телескопические наблюдения
ВВЕДЕНИЕ
Космический 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.
1. 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.
2. 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.
3. Камус С.Ф., Тергоев В.И., Папушев П.Г. и др. Широкодиапазонный астрономический телескоп // Оптический журнал. 2002. Т. 69, № 9. С. 84-87. DOI:https://doi.org/10.1364/JOT.69.000674.
4. Клунко Е.В., Еселевич М.В. Распределенная система управления астрономическими ПЗС-камерами // Солнечно-земная физика. 2012. Вып. 20. С. 139-145.
5. 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.
6. 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).
7. 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.
8. 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.
9. 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.
10. URL: http://www.tpointsw.uk/index.htm (дата обращения 1 июля 2016 г.).
