Земные приборы видимого диапазона.

Земные приборы видимого диапазона имеют ограниченное применение из-за их серьезного основного недостатка — ограничения по времени работы, вызванного изменением в течение суток размеров и формы освещенной Солнцем наблюдаемой поверхности Земли вплоть до полного затенения. На начальном периоде создания астроприборов, когда погрешность земных приборов ИК-диапазона составляла десятки угловых минут, проектирование земных приборов видимого диапазона было оправдано, так как их погрешность не превышала 2–3′. Сегодня, когда погрешность приборов ИК-диапазона доведена до 3–5′, преимущество приборов видимого диапазона практически отсутствует. Астроориентиры и оптические помехи для приборов ориентации и навигации КА.

В целом оптические помехи астроприборов подразделяются на боковые, фоновые и точечные. Источники боковых помех располагаются вне углового поля астроприбора, но из-за светорассеяния в оптической системе их мешающее влияние проявляется в пределах углового поля. При приближении источника этих помех к угловому полю их влияние усиливается, поэтому принимаются те или иные меры, исключающие их недопустимое воздействие на прибор. Фоновые помехи находятся в угловом поле астроприбора. Как правило, им приписывают одинаковую яркость по всему угловому полю. Однако на практике они всегда обладают тем или иным градиентом по полю. Точечные помехи также могут располагаться в угловом поле прибора. Следует иметь в виду, что одни и те же астрономические источники излучения могут быть как астроориентирами, так и оптическими помехами. Например, звезды в угловом поле звездного прибора могут быть либо астроориентирами, либо точечными помехами. Солнце для солнечных приборов астроориентир, а для звездных приборов — боковая помеха.

Звездные камеры.

В настоящее время большое развитие и широкое применение на малых спутниках получили звездные камеры. Принцип их действия таков : чтобы распознать звездную картину, компас использует активный датчик пикселей (APS) в широком поле обзора (WFOV) и миниатюрные звездные камеры. APS представляет собой новый тип компактных устройств визуализации с массивом фотосенсоров. APS использует часть мощности, которая используется прибором с зарядовой связью, что позволяет существенно сократить мощность, размер, вес и стоимость обработки изображений . Все это делает APS очень привлекательным для использования на небольших кораблях низкой мощности.

Рис.1.3. Звездная камера.

Звездна камера WFOV будет наблюдать широкий кусок неба и фотографировать звездную картину в поле зрения. Звездная камера определит положение звезд и сообщит о них космическому аппарату. Снимки затем будут сравнены с небесной картой, хранящейся в памяти компьютера космического корабля. Датчик звездной камеры будет отслеживать светлые и тусклые объекты в поле зрения. Это делается для того, чтобы избежать засвечивания заснятых объектов очень яркими Луной и Землей.

Звездная камера передает данные на гироскопы. Звездная камера и гироскопы поддерживают корабль ориентированным в правильном направлении.

Схема определения положения КА:

1) Звездная камера WFOV наблюдает широкий кусок неба

2) Фотографирует звездную картину в поле зрения

3) Определяет положение звезд

4) Сообщает о них космическому аппарату

5) Снимки сравниваются с небесной картой

6) Звездная камера передает данные на гироскопы

Задача aстроориентации состоит в том, чтобы по показаниям астроприборов ориентировать космические аппараты. В наши дни в космической технике активно развиваются оптические датчики астроориентации. Если в прошлом каждая астрокоррекция требовала прервать плановую работу КА, то оптикоэлектронные астродатчики последнего десятилетия предоставляют возможность измерить параметры астроориентации практически в любой момент времени по изображениям звезд произвольного участка небесной сферы.

Малые габариты интегрированных приборов позволяют создавать недорогие испытательные стенды, моделирующие внешние для прибора условия на всех этапах космического полета. Такая комплексная отработка позволяет исключить ошибки алгоритмического и программного обеспечения приборов, и тем самым повысить их надежность.

Литература:

1. В.И.Федосеев «Оптико-электронные приборы ориентации и навигации космических аппаратов», Москва Логос, 2007

2. Информационные спутниковые системы, №5 2008

3. Официальный сайт NASA http://nmp.nasa.gov/st6/TECHNOLOGY/star_camera.html

И сточники фотографий:

1. Информационные спутниковые системы, №5 2008

2. Официальный сайт Finmeccanica

http://www.finmeccanica.com/Holding/EN/Business/Spazio/Prodotti/AA_Star_Tracker_Galileo_Avionica/index.sdo