Результат интеллектуальной деятельности: Всесуточный астрономический комплекс

Изобретение относится к оптическим астрономическим приборам и может быть использовано для осуществления наблюдения искусственных и естественных небесных тел.

Оптический астрономический прибор может находиться в двух состояниях: прибор освещен Солнцем, прибор находится в тени Земли. Наблюдаемое небесное тело также может находиться в двух состояниях: небесное тело освещено Солнцем, небесное тело находится в тени Земли. Когда прибор освещен Солнцем, а небесное тело находится в тени Земли, т.е. находится ниже горизонта, то работа по такому небесному телу принципиально невозможна. При остальных сочетания этих условий возможны три варианта работы прибора:

- астрономический прибор находится в тени Земли (ночь, сумерки), небесное тело освещено Солнцем,

- астрономический прибор освещен Солнцем (день), небесное тело освещено Солнцем,

- астрономический прибор находится в тени Земли (ночь), небесное тело находится в тени Земли.

Всесуточное наблюдение таких тел возможно только в случае, если прибор выполняет свои функции независимо от времени суток и независимо от того, освещено ли небесное тело Солнцем или оно находится в тени Земли.

Известны оптические телескопы, работающие в сумерках и ночью по небесным телам, освещенным Солнцем. Телескопы регистрируют солнечную энергию, отраженную небесным телом. В таких сумеречно-ночных телескопах оптическая система со светоприемным устройством закрепляется на опорно-поворотном устройстве (монтировке) с приводами и датчиками положения осей. Управление элементами оптической системы, в том числе, блендами, затворами, светофильтрами, а также работой светоприемного устройства и работой опорно-поворотного устройства осуществляет блок управления телескопом. Аппаратура обработки астрономической информации и аппаратура управления телескопом, а также рабочие места астрономов и операторов, выполняющих наблюдение, располагаются в специальных помещениях, к которым подведены линии связи и линии энергоснабжения. Описание подобного телескопа приведено в статье «Светосильный широкоугольный телескоп АЗТ-33ВМ», авторов С.А. Денисенко и др., опубликованной в журнале «Оптический журнал», №10, 2009 г., стр. 48-51.

Известны также дневные телескопы, работающие днем по небесным телам, освещенным Солнцем. Такие телескопы регистрируют солнечную энергию, отраженную небесным телом. Структура и состав дневного телескопа совпадает со структурой и составом вышеописанного телескопа, но имеет, как правило, ряд особенностей. Используется оптическая система с малым относительным отверстием и светоприемное устройство с большим динамическим диапазоном и короткими выдержками. Описание подобного телескопа приведено в статье «Оптико-электронная система для дневного наблюдения космических объектов на фоне звезд» авторов Авзалова И.З. и др., опубликованной в журнале «Электромагнитные волны и электронные системы», т. 14, №12, 2009 г., стр. 17-23.

Известны также инфракрасные телескопы, работающие ночью по небесным телам, находящимся в тени Земли. Работа телескопов осуществляется за счет регистрации собственного инфракрасного излучения наблюдаемого небесного тела. Структура и состав инфракрасного телескопа также совпадает со структурой и составом вышеописанных телескопов за исключением того, что в телескопе используется инфракрасная оптическая система и инфракрасное светоприемное устройство. Описание подобного телескопа приведено в статье «Наблюдения ТГК «Прогресс» на оптическом телескопе АЗТ-33ИК», авторов Е.В. Клунко и др., опубликованной в журнале «Солнечно-земная физика», т. 2, №3, 2016 г., стр. 17-23.

Каждый из описанных телескопов располагается на оборудованной территории с подъездными автодорогами, метеостанцией, инженерными коммуникациями и сложной инфраструктурой. Строительство и обустройство самой территории и вышеперечисленных сооружений требует значительных финансовых затрат и занимает много времени. Для более рационального использования затраченных ресурсов и сокращения расходов на эксплуатацию на обустроенной территории дополнительно размещают еще один или несколько телескопов, при этом максимально используя уже имеющиеся здания и сооружения, задействуя имеющуюся аппаратуру и оборудование, и привлекая к работе уже имеющийся научный и технический персонал.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является комплекс «Окно», описанный в издании «Оптико-электронный комплекс контроля космического пространства «Окно» // Каталог «Оружие России», том 5 «Вооружение и военная техника Войск противовоздушной обороны», часть 2 / - М.: Изд-во Военный парад. 1996-1997 г., стр. 72-79. Комплекс предназначен для наблюдения искусственных небесных тел, находящихся в околоземном космическом пространстве и освещенных Солнцем. Комплекс работает в сумеречное и ночное время и состоит из телескопов и пункта управления комплексом.

Каждый сумеречно-ночной телескоп комплекса содержит входное устройство, расположенное на опорно-поворотном механизме и выполненное из последовательно установленных оптического блока и светоприемного устройства, а также блок управления телескопом, установленный так, что первый выход блока управления телескопом связан со входом оптического блока, второй выход блока управления телескопом связан со входом светоприемного устройства, третий выход блока управления телескопом связан со входом опорно-поворотного механизма. Пункт управления комплексом содержит пульт управления с рабочими местами астрономов и операторов, комплексный блок обработки информации, комплексную аппаратуру управления, аппаратуру линии связи и аппаратуру метеостанции, установленные так, что выход комплексного пульта управления связан с первым входом комплексной аппаратуры управления, вход комплексного пульта управления связан с первым выходом комплексной аппаратуры управления, комплексный блок обработки информации взаимосвязан с комплексной аппаратурой управления и установлен таким образом, что выход комплексного блока обработки информации связан со вторым входом комплексной аппаратуры управления, первый вход комплексного блока обработки информации связан со вторым выходом комплексной аппаратуры управления, а аппаратура линии связи и аппаратура метеостанции взаимосвязаны с комплексной аппаратурой управления и установлены так, что вход и выход аппаратуры линии связи связаны соответственно с третьим выходом и третьим входом комплексной аппаратуры управления, а вход и выход аппаратуры метеостанции связаны соответственно с четвертым выходом и четвертым входом комплексной аппаратуры управления. При этом пункт управления комплексом установлен относительно телескопов таким образом, что второй вход комплексного блока обработки информации связан с выходом светоприемного устройства сумеречно-ночного телескопа, вход блока управления сумеречно-ночным телескопом связан с пятым выходом комплексной аппаратуры управления, пятый вход комплексной аппаратуры управления связан с четвертым выходом блока управления сумеречно-ночного телескопа. Кроме того, в состав пункта управления комплексом входят комплект комплексного математического обеспечения, позволяющий реализовать автоматическую работу всех комплексных средств в режиме реального времени. Однако в таком комплексе наблюдения выполняются только в сумерках и ночью и только объектов, освещенных Солнцем. В остальное время сложная и дорогостоящая аппаратура обработки информации и управления телескопами простаивает.

Задачей заявляемого изобретения является создание всесуточного астрономического комплекса с расширенными временными рамками работы и повышенными эксплуатационными характеристиками при сохранении высокой информативности наблюдений.

Технический результат - возможность проведения высокоинформативных астрономических наблюдений днем, в сумерках и ночью объектов, освещенных Солнцем, и объектов, находящихся в тени Земли, за счет совместного использования разнородного оборудования с элементами унификации.

Это достигается тем, что во всесуточный астрономический комплекс, состоящий по крайней мере из одного сумеречно-ночного телескопа и пункта управления всесуточным астрономическим комплексом, причем сумеречно-ночной телескоп выполнен с входным устройством, расположенным на опорно-поворотном механизме и состоящим из последовательно установленных оптического блока и светоприемного устройства, и блока управления сумеречно-ночным телескопом, а пункт управления всесуточным астрономическим комплексом выполнен из установленных внутри пункта управления всесуточным астрономическим комплексом комплексного пульта управления с рабочими местами, комплексного блока обработки информации, комплексной аппаратуры управления, аппаратуры линии связи и аппаратуры метеостанции, при этом блок управления сумеречно-ночным телескопом установлен в сумеречно-ночном телескопе так, что первый выход блока управления сумеречно-ночным телескопом связан со входом оптического блока, второй выход блока управления сумеречно-ночным телескопом связан со входом светоприемного устройства, третий выход блока управления сумеречно-ночным телескопом связан со входом опорно-поворотного механизма, а в пункте управления всесуточным астрономическим комплексом комплексный пульт управления взаимосвязан с комплексной аппаратурой управления и установлен таким образом, что выход комплексного пульта управления связан с первым входом комплексной аппаратуры управления, вход комплексного пульта управления связан с первым выходом комплексной аппаратуры управления, комплексный блок обработки информации взаимосвязан с комплексной аппаратурой управления и установлен таким образом, что выход комплексного блока обработки информации связан со вторым входом комплексной аппаратуры управления, первый вход комплексного блока обработки информации связан со вторым выходом комплексной аппаратуры управления, а аппаратура линии связи и аппаратура метеостанции взаимосвязаны с комплексной аппаратурой управления и установлены так, что вход и выход аппаратуры линии связи связаны соответственно с третьим выходом и третьим входом комплексной аппаратуры управления, а вход и выход аппаратуры метеостанции связаны соответственно с четвертым выходом и четвертым входом комплексной аппаратуры управления, при этом пункт управления всесуточным астрономическим комплексом установлен относительно сумеречно-ночного телескопа таким образом, что второй вход комплексного блока обработки информации связан с выходом светоприемного устройства сумеречно-ночного телескопа, вход блока управления сумеречно-ночного телескопом связан с пятым выходом комплексной аппаратуры управления, а пятый вход комплексной аппаратуры управления связан с четвертым выходом блока управления сумеречно-ночным телескопом, в отличие от известного, дополнительно введены по крайней мере один дневной телескоп и по крайней мере один инфракрасный телескоп, при этом дневной телескоп выполнен с входным устройством, расположенным на опорно-поворотном механизме и состоящем из последовательно установленных оптического блока и светоприемного устройства, и с блоком управления дневным телескопом, причем блок управления дневным телескопом установлен в дневном телескопе так, что первый выход блока управления дневным телескопом связан со входом оптического блока, второй выход блока управления дневным телескопом связан со входом светоприемного устройства, третий выход блока управления дневным телескопом связан со входом опорно-поворотного механизма, а инфракрасный телескоп также выполнен с входным устройством, расположенным на опорно-поворотном механизме и состоящем из последовательно установленных оптического блока и светоприемного устройства, и с блоком управления инфракрасным телескопом, причем блок управления инфракрасным телескопом установлен в инфракрасном телескопе так, что первый выход блока управления инфракрасным телескопом связан со входом оптического блока, второй выход блока управления инфракрасным телескопом связан со входом светоприемного устройства, третий выход блока управления инфракрасным телескопом связан со входом опорно-поворотного механизма, при этом дневной и инфракрасный телескопы установлены по отношению к сумеречно-ночному телескопу и к пункту управления всесуточным астрономическим комплексом так, что третий вход комплексного блока обработки информации связан с выходом светоприемного устройства дневного телескопа, вход блока управления дневным телескопом связан с шестым выходом комплексной аппаратуры управления, шестой вход комплексной аппаратуры управления связан с четвертым выходом блока управления дневным телескопом, четвертый вход комплексного блока обработки информации связан с выходом светоприемного устройства инфракрасного телескопа, вход блока управления инфракрасным телескопом связан с седьмым выходом комплексной аппаратуры управления, седьмой вход комплексной аппаратуры управления связан с четвертым выходом блока управления инфракрасным телескопом.

На фиг. 1 приведена функциональная схема всесуточного астрономического комплекса; на фиг.2 изображено состояние всесуточного астрономического комплекса, работающего днем (Фиг. 2а), в сумерках (Фиг. 2б) и ночью (Фиг. 2в).

Всесуточный астрономический комплекс (фиг. 1) содержит сумеречно-ночной телескоп 1 с входным устройством 2, оптическим блоком 3, светоприемным устройством 4, опорно-поворотным механизмом 5, блоком управления 6 сумеречно-ночным телескопом 1, дневной телескоп 7 с входным устройством 8, оптическим блоком 9, светоприемным устройством 10, опорно-поворотным механизмом 11, блоком управления 12 дневным телескопом 7, инфракрасный телескоп 13 с входным устройством 14, оптическим блоком 15, светоприемным устройством 16, опорно-поворотным механизмом 17, блоком управления 18 инфракрасным телескопом 13, пункт управления 19 всесуточным астрономическим комплексом с комплексным пультом управления 20 с рабочими местами для астрономов и операторов (на фиг. не указаны), комплексным блоком обработки информации 21, комплексной аппаратурой управления 22, аппаратурой линии связи 23, аппаратурой метеостанции 24, а также комплектом математического обеспечения и системой энергоснабжения (на фиг. не показаны).

В сумеречно-ночном телескопе 1 входное устройство 2 состоит из взаимосвязанных и установленных последовательно оптического блока 3 и светоприемного устройства 4, причем входное устройство 2 расположено на опорно-поворотном механизме 5. Блок управления 6 сумеречно-ночным телескопом 1 установлен так, что первый выход блока управления 6 сумеречно-ночным телескопом 1 связан со входом оптического блока 3, второй выход блока управления 6 сумеречно-ночным телескопом 1 связан со входом светоприемного устройства 4, третий выход блока управления 6 сумеречно-ночным телескопом 1 связан со входом опорно-поворотного механизма 5. Дневной телескоп 7 выполнен с входным устройством 8, состоящем из взаимосвязанных и установленных последовательно оптического блока 9 и светоприемного устройства 10, причем входное устройство 8 расположено на опорно-поворотном механизме 11. Блок управления 12 дневным телескопом 7 установлен так, что первый выход блока управления 12 дневным телескопом 7 связан со входом оптического блока 9, второй выход блока управления 12 дневным телескопом 7 связан со входом светоприемного устройства 10, третий выход блока управления 12 дневным телескопом 7 связан со входом опорно-поворотного механизма 11. Инфракрасный телескоп 13 выполнен с входным устройством 14, состоящем из взаимосвязанных и установленных последовательно оптического блока 15 и светоприемного устройства 16, причем входное устройство 14 расположено на опорно-поворотном механизме 17. Блок управления 18 инфракрасным телескопом 13 установлен так, что первый выход блока управления 18 инфракрасным телескопом 13 связан со входом оптического блока 15, второй выход блока управления 18 инфракрасным телескопом 13 связан со входом светоприемного устройства 16, третий выход блока управления 18 инфракрасным телескопом 13 связан со входом опорно-поворотного механизма 17. В пункте управления 19 всесуточным астрономическим комплексом установлены комплексный пульт управления 20, комплексный блок обработки информации 21, взаимосвязанные с комплексной аппаратурой управления 22 и расположенные таким образом, что выход комплексного пульта управления 20 связан с первым входом комплексной аппаратуры управления 22, вход комплексного пульта управления 20 связан с первым выходом комплексной аппаратуры управления 22, выход комплексного блока обработки информации 21 связан со вторым входом комплексной аппаратуры управления 22, первый вход комплексного блока обработки информации 21 связан со вторым выходом комплексной аппаратуры управления 22. Аппаратура линии связи 23 и аппаратура метеостанции 24 взаимосвязаны с комплексной аппаратурой управления 22 и установлены так, что вход и выход аппаратуры линии связи 23 связаны соответственно с третьим выходом и третьим входом комплексной аппаратуры управления 22, а вход и выход аппаратуры метеостанции 24 связаны соответственно с четвертым выходом и четвертым входом комплексной аппаратуры управления 22. При этом второй вход комплексного блока обработки информации 21 связан с выходом светоприемного устройства 4 сумеречно-ночного телескопа 1, вход блока управления 6 сумеречно-ночного телескопа 1 связан с пятым выходом комплексной аппаратуры управления 22, пятый вход комплексной аппаратуры управления 22 связан с четвертым выходом блока управления 6 сумеречно-ночным телескопом 1, третий вход комплексного блока обработки информации 21 связан с выходом светоприемного устройства 10 дневного телескопа 7, вход блока управления 12 дневного телескопа 7 связан с шестым выходом комплексной аппаратуры управления 22, шестой вход комплексной аппаратуры управления 22 связан с четвертым выходом блока управления 12 дневным телескопом 7, четвертый вход комплексного блока обработки информации 21 связан с выходом светоприемного устройства 16 инфракрасного телескопа 13, вход блока управления 18 инфракрасного телескопа 13 связан с седьмым выходом комплексной аппаратуры управления 22, седьмой вход комплексной аппаратуры управления 22 связан с четвертым выходом блока управления 18 инфракрасным телескопом 13.

Сумеречно-ночной телескоп 1, дневной телескоп 7 и инфракрасный телескоп 13 снабжены защитными укрытиями (на фиг. не показаны), которые обеспечивают сохранность телескопов в нерабочем состоянии, а также при неблагоприятных погодных условиях.

Всесуточный астрономический комплекс работает следующим образом. Днем в рабочем состоянии находится дневной телескоп 7 с полем зрения 25 (Фиг. 2а). В сумерках в рабочем состоянии находится сумеречно-ночной телескоп 1 с полем зрения 26 (Фиг. 2б). Ночью в рабочем состоянии находятся сумеречно-ночной телескоп 1 с полем зрения 26 и инфракрасный телескоп 13 с полем зрения 27 (Фиг. 2в). На фиг. 2 обозначено: 28 - граница тени Земли в сумерках и ночью. Всесуточный астрономический комплекс работает по заранее составленному плану, который корректируется в зависимости от поступающих заданий на выполнение наблюдений небесных тел, складывающейся погодной обстановки и других факторов. Планомерную работу комплекса обеспечивает пункт управления 19 всесуточным астрономическим комплексом. В утренних сумерках работает сумеречно-ночной телескоп 1 с полем зрения 26. При этом граница тени Земли 28 находится на малых высотах и все наблюдаемые небесные тела освещены Солнцем. В сумеречно-ночном телескопе 1 элементами оптического блока 3, режимами работы светоприемного устройства 4, а также положениями осей опорно-поворотного механизма 5 управляют сигналы, поступающие с блока 6. В утренних сумерках дневной и инфракрасный телескопы находятся в своих укрытиях в состоянии хранения.

Перед окончанием утренних сумерек из пункта управления 19 всесуточным астрономическим комплексом на дневной телескоп 7 поступают команды на включение аппаратуры и приведение ее в работоспособное состояние. С наступлением дневного времени сумеречно-ночной телескоп 1 заканчивает свою работу и переводится в состояние хранения, а дневной телескоп 7 с полем зрения 25 начинает наблюдение небесных тел в соответствии с планом работ на текущий сеанс (фиг. 2а). В дневном телескопе 7 элементами оптического блока 9, режимами работы светоприемного устройства 10, а также положениями осей опорно-поворотного механизма 11 управляют сигналы, поступающие с блока 12. Такая работа осуществляется в течение всего дневного времени.

Перед окончанием дневного времени из пункта управления 19 всесуточным астрономическим комплексом на сумеречно-ночной телескоп 1 поступают команды на включение аппаратуры и приведение ее в работоспособное состояние. С наступлением вечерних сумерек дневной телескоп 7 заканчивает свою работу и переводится в состояние хранения, а сумеречно-ночной телескоп 1 с поле зрения 26 начинает наблюдение небесных тел в соответствии с планом работ на текущий сеанс (фиг. 2б). При этом граница тени Земли 28 находится на малых высотах и все наблюдаемые объекты освещены Солнцем.

Перед окончанием вечерних сумерек из пункта управления 19 всесуточным астрономическим комплексом на инфракрасный телескоп 13 поступают команды на включение аппаратуры и приведение ее в работоспособное состояние. С наступлением ночного времени, когда граница тени Земли 28 поднимается на большие высоты и часть небесных тел попадают в эту тень, инфракрасный телескоп 13 начинает наблюдение в соответствии с планом работ на текущий сеанс (фиг. 2в). С наступлением утренних сумерек из пункта управления 19 всесуточным астрономическим комплексом на инфракрасный телескоп 13 поступают команды на окончание работы и перевод в состояние хранения. Наблюдения продолжает сумеречно-ночной телескоп. И снова все повторяется.

Таким образом, достигнут технический результат - создан всесуточный астрономический комплекс, способный работать днем, в сумерках и ночью по небесным телам, освещенным Солнцем, и небесным телам, находящимся в тени Земли, с возможностью проведения высокоинформативных астрономических наблюдений за счет использования дневного телескопа, инфракрасного телескопа и основной аппаратуры и оборудования астрономического комплекса, а также научного и технического персонала, работающих круглосуточно в штатном режиме.