Результат интеллектуальной деятельности: Способ определения объекта, инспектирующего космический аппарат в пассивном режиме

Изобретение относится к области средств наблюдения или слежения за полетом космических аппаратов (КА) и может быть использовано для определения объекта, инспектирующего космический аппарат в пассивном режиме. Примером таких ситуаций может служить сближение с космическим аппаратом с целью выявления его предназначения, оценки технических характеристик или поиска новых технологических решений.

Известно защищенное патентом изобретение - аналог: заявка №95115874/11, МПК B64G 9/00, 1995 год «Способ селекции космических объектов» (Атнашев А.Б., Атнашев В.Б., Докукин В.Ф., Землянов А.Б., Чуев В.И.), предназначенное для селекции пассивных космических объектов и обнаружения с борта космической станции (КС) фрагментов частиц, движущихся по траекториям опасного сближения. Сущность изобретения заключается в том, что проводят пеленгацию космических объектов, находящихся вблизи КС (в зоне действия пеленгатора). При этом измеряют два параметра: текущее взаимное положение КС и пеленгуемого объекта, а также относительную радиальную скорость. На основании этих данных осуществляют идентификацию космического объекта. К недостаткам способа следует отнести необходимость применения радиолокационной аппаратуры на борту КС, что приводит к увеличению массы и габаритных характеристик КС, а также к увеличению бортовой энергетики.

Известно защищенное патентом изобретение - аналог: заявка №2008133984/09, МПК B64G 4/00, 2007 год «Устройство контроля относительного(ых) положения(ий) путем измерений мощности для космического аппарата группы космических аппаратов при полете строем», предназначенное для управления космическими аппаратами при их перемещении строем. Устройство осуществляет контроль относительных положений космических аппаратов по отношению друг к другу и содержит:

- комплекс, по меньшей мере, из трех приемоизлучающих антенн, установленных на, по меньшей мере, трех сторонах разного направления относительно данного космического аппарата, и способных излучать/принимать радиочастотные сигналы;

- средства измерения, предназначенные для определения мощности сигналов, принимаемых каждой из антенн, и выдачи совокупностей мощностей, каждая из которых связана с одним из космических аппаратов группы, расположенных вокруг данного космического аппарата;

- запоминающие средства, предназначенные для хранения совокупностей картографических данных, каждая из которых характеризует нормализованные мощности сигналов, принятых каждой из антенн в зависимости от выбранных направлений передачи;

- средства обработки, предназначенные для сравнения каждой совокупности мощностей, выдаваемой средствами измерения, с совокупностями хранящихся картографических данных.

В результате работы устройства определяется каждое из направлений передачи сигналов, излучаемых другими космическими аппаратами группы по отношению к системе координат, привязанной к данному космическому аппарату. Техническим результатом использования данного способа является обеспечение позиционирования группы космических аппаратов относительно друг друга с точностью, необходимой для совместного выполнения задания. К недостаткам устройства следует отнести необходимость размещения на борту КА радиопередающей аппаратуры, что увеличивает массу и габаритные характеристики космического аппарата и требует дополнительных затрат бортовой энергетики.

Известно защищенное патентом изобретение - аналог: патент №2658203 МПК B64G 3/00, 2017 г. «Способ регистрации приближения активного объекта к космическому аппарату орбитального резерва в области низких околоземных орбит» (авторы: Яковлев М.В.), согласно которому регистрируют воздействующие на космический аппарат сигналы, измеряют уровень сигналов, выполняют обработку и запоминание сигналов, причем сигналы регистрируют сериями за равные промежутки времени, а приближение активного объекта определяют по увеличению скорости изменения уровня сигналов в последовательно регистрируемых сериях. Недостатком изобретения является невозможность обнаружения активного объекта при отсутствии излучаемых им сигналов.

Известно защищенное патентом изобретение - аналог: патент №2632792 МПК B64G 3/00, 2016 г. «Способ обнаружения инспекции космического аппарата» (авторы: Яковлев М.В., Яковлева Т.М., Яковлев Д.М.), согласно которому принимают сигналы, излучаемые активным объектом, сближающимся с космическим аппаратом, измеряют амплитуду принимаемых сигналов, выполняют обработку и запоминание принимаемых сигналов, сравнивают амплитуду каждого очередного сигнала с амплитудой предыдущего сигнала, причем инспекцию космического аппарата определяют по переходу режима последовательного увеличения амплитуды принимаемых сигналов к режиму снижения скорости нарастания амплитуды принимаемых сигналов и последующей их стабилизации на постоянном уровне. Недостатком изобретения является невозможность обнаружения активного объекта при отсутствии излучаемых им сигналов.

Известно защищенное патентом изобретение - прототип: патент №2494415 МПК B64G 1/64 2011 г. «Способ обнаружения пассивного космического объекта при сближении с ним активного космического аппарата» (авторы: Старовойтов Е.В., Афонин В.В.), согласно которому выполняют сканирование пространства путем разворота активного КА с жестко установленной на нем ЛЛС по каналу тангажа или курса до обнаружения пассивного КА. Ширина диаграммы направленности зондирующего излучения ЛЛС в направлении сканирования минимальна, а в перпендикулярном направлении угол ее расходимости равен угловому размеру зоны обзора. Обнаружение пассивного КА осуществляют в мгновенном поле зрения многоэлементного приемника излучения ЛЛС. Это поле совпадает с диаграммой направленности ЛЛС. Техническим результатом изобретения является повышение надежности за счет исключения оптико-механического сканирования с использованием движущихся деталей. Недостатком изобретения является невозможность обнаружения активного объекта при отсутствии излучаемых им сигналов.

Целью предполагаемого изобретения является определение объекта, инспектирующего космический аппарат в пассивном режиме, то есть при отсутствии сигналов, излучаемых приближающимся инспектирующим объектом.

Указанная цель достигается в заявляемом способе определения объекта, инспектирующего космический аппарат в пассивном режиме, согласно которому на космическом аппарате регистрируют зоны обзора космического пространства, формируют изображение зон обзора на многоэлементном приемнике излучения и определяют инспектирующий объект по данным многоэлементного приемника. Зоны обзора регистрируют повторно при постоянном времени экспозиции. Инспектирующий объект определяют по увеличивающейся яркости и уменьшающейся длине трека в многоэлементном приемнике.

Обоснование реализуемости заявляемого способа заключается в следующем. Для выявления целевого предназначения космического аппарата, оценки его технических характеристик или поиска новых технологических решений необходимо детальное рассмотрение аппарата с небольшого расстояния. Поэтому инспектирующий объект должен обладать системой самонаведения, которая обеспечивает сближение с космическим аппаратом на минимально допустимое расстояние. Пассивный режим инспекции означает, что сближение с инспектируемым космическим аппаратом выполняется путем регистрации отраженного от космического аппарата солнечного излучения или инфракрасного излучения его поверхности. Предварительное сближение инспектирующего объекта с космическим аппаратом выполняется по командам наземных комплексов управления до момента превышения уровня воздействующего излучения над порогом чувствительности бортовых средств наблюдения инспектирующего объекта. В связи с приближением инспектирующего объекта яркость принимаемых сигналов в многоэлементном приемнике монотонно нарастает. При этом длина трека инспектирующего объекта по мере его подлета на минимально допустимое расстояние от космического аппарата постепенно уменьшается и вырождается в точку.

Таким образом, работоспособность и практическая значимость заявляемого способа определения объекта, инспектирующего космический аппарат в пассивном режиме, не вызывает сомнений.