RU2454628C1 - Device for recording particles of space garbage and micrometeoroids - Google Patents
Device for recording particles of space garbage and micrometeoroids Download PDFInfo
- Publication number
- RU2454628C1 RU2454628C1 RU2011127027/28A RU2011127027A RU2454628C1 RU 2454628 C1 RU2454628 C1 RU 2454628C1 RU 2011127027/28 A RU2011127027/28 A RU 2011127027/28A RU 2011127027 A RU2011127027 A RU 2011127027A RU 2454628 C1 RU2454628 C1 RU 2454628C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- dielectric
- blocks
- optical units
- micrometeoroids
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области космического приборостроения и может быть использовано для сбора данных о параметрах движения космических объектов - частиц космического мусора и микрометеороидов. Известно устройство, содержащее два или более телескопа, находящихся в разных районах Земли, с помощью которого производится регистрация параметров движения космических тел:The invention relates to the field of space instrumentation and can be used to collect data on the motion parameters of space objects - particles of space debris and micrometeoroids. A device is known that contains two or more telescopes located in different regions of the Earth, with the help of which the registration of motion parameters of space bodies is carried out:
1. Столкновение в околоземном пространства (космический мусор). Сб. научных трудов / Под ред. А.Г. Масевича: Космоинформ, 1995, 211 с.);1. Collision in near-Earth space (space debris). Sat scientific works / Ed. A.G. Masevich: Cosmoinform, 1995, 211 pp.);
2. Василенко Г.И. Голографическое опознавание образов. М.: Советское радио, 1977, с.282-283.2. Vasilenko G.I. Holographic pattern recognition. M .: Soviet Radio, 1977, p. 282-283.
Указанные устройства используются в наземных условиях. Наиболее близким решением является детектор (патент на полезную модель №58695. 27.11.2006, Бюл. №33, МПК G01C 3/00).These devices are used in terrestrial conditions. The closest solution is the detector (patent for utility model No. 568695. November 27, 2006, Bull. No. 33, IPC G01C 3/00).
Недостатком устройства является отсутствие возможности регистрации одиночных объектов на больших расстояниях от космического аппарата.The disadvantage of this device is the inability to register single objects at large distances from the spacecraft.
В качестве прототипа выбрано устройство регистрации параметров микрометеороидов и заряженных частиц ионосферы, содержащее полусферическую мишень, приёмник ионов, усилители, блок измерения, солнечные батареи, плёночные структуры металл-диэлектрик-металл, электромагнитные катушки, блок обработки информации (патент №58696 от 03.07.2008, опубл. 10.12.2008, Бюл №34, МПК G01T 304). В прототипе регистрация микрометеороидов и частиц космического мусора осуществляется на большой площади и использованием в качестве чувствительной поверхности солнечной батареи.As a prototype, a device was selected for recording the parameters of micrometeoroids and charged particles of the ionosphere, containing a hemispherical target, an ion receiver, amplifiers, a measurement unit, solar panels, metal-dielectric-metal film structures, electromagnetic coils, information processing unit (patent No. 58696 dated July 3, 2008 , published on December 10, 2008, Bull No. 34, IPC G01T 304). In the prototype, the registration of micrometeoroids and particles of space debris is carried out over a large area and using a solar battery as a sensitive surface.
Недостатком прототипа является невозможность сбора данных о параметрах движения космических объектов на различных орбитах полета.The disadvantage of the prototype is the inability to collect data on the parameters of the motion of space objects in different flight orbits.
В основу изобретения поставлена задача сбора данных о параметрах движения космических тел - частиц космического мусора и метеороидов, повышения функциональных возможностей.The basis of the invention is the task of collecting data on the parameters of motion of space bodies - particles of space debris and meteoroids, to increase functionality.
Поставленная задача достигается тем, что устройство состоит из двух разнесенных в пространстве на базовую длину видеокамер (оптических блоков), смонтированных вдоль одной линии согласно изобретению, состоящее из двух оптических блоков, содержащих объективы с ПЗС-матрицами и блендами, соединенных между собой развертываемой телескопической штангой, вокруг которой расположен цилиндр в виде пленочной структуры металл-диэлектрик-металл, в одном из оптических блоков установлен баллон с химическим отвердителем, соединенный с пьезоэлектрическим натекателем, каждый из оптических блоков снабжен магнитной системой управления в виде магнитометра и трех электромагнитов, расположенных относительно друг от друга взаимно перпендикулярно, а также солнечным датчиком, GPS-приемником, фотодиодами, расположенными на боковых поверхностях, и бортовым компьютером, причем каждый из оптических блоков соединен с двумя солнечными батареями. Телескопическая штанга механически соединена с двумя оптическими блоками диэлектрическими прокладками, причем она находится под отрицательным потенциалом, к внутренней обкладке пленочной структуры металл-диэлектрик-металл приложен положительный потенциал по отношению к ее внешней заземленной обкладке, верхняя обкладка структуры металл-диэлектрик-металл имеет продольный разрыв по всей ее длине, разделяющий структуру на две равные части, причем обе ее половины механически соединены с ПЗС-матрицами, а на внешних поверхностях пленочных структур установлены датчики температуры, соединенные с бортовым компьютером, причем телескопическая штанга и пленочные структуры соединены с усилителем напряжения и заряда. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на Фиг.1 изображено устройство в рабочем состоянии, на Фиг.2 - устройство в нераскрытом состоянии (перед отстыковкой от космического аппарата или ракетоносителя).This object is achieved in that the device consists of two video cameras (optical units) spaced in space on the base length mounted along one line according to the invention, consisting of two optical units containing lenses with CCD arrays and lens hoods interconnected by a telescopic rod around which there is a cylinder in the form of a metal-dielectric-metal film structure, in one of the optical units there is a cylinder with a chemical hardener connected to a piezoelectric with a leaky leakage, each of the optical units is equipped with a magnetic control system in the form of a magnetometer and three electromagnets located relative to each other mutually perpendicular, as well as a solar sensor, a GPS receiver, photodiodes located on the side surfaces, and an on-board computer, each of the optical blocks connected to two solar panels. The telescopic rod is mechanically connected to two optical blocks by dielectric spacers, and it is at a negative potential, a positive potential is applied to the inner lining of the metal-dielectric-metal film structure with respect to its external grounded lining, the upper lining of the metal-dielectric-metal structure has a longitudinal gap along its entire length, dividing the structure into two equal parts, both of its halves mechanically connected to the CCD matrices, and on the outer surfaces of the film x structures installed temperature sensors connected to the on-board computer, and the telescopic rod and film structures are connected to the voltage and charge amplifier. The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a device in working condition, Fig. 2 shows a device in an unopened state (before undocking from a spacecraft or launch vehicle).
На Фиг.1 показано устройство, содержащее два оптических блока 1 и 2, два объектива с ПЗС-матрицами (λ=0,3-0,6 мкм) и блендами 3 и 4, электромагниты 5 магнитной системы управления, солнечные батареи 6, цилиндр в виде пленочной структуры металл-диэлектрик-металл 7, телескопическая раздвижная штанга 8, баллон с химическим отвердителем 9, фотодиоды 10, солнечный датчик 11, GPS-приемник 12, передатчик 13, антенна передатчика 14, бортовой компьютер 15, датчики температуры 16, источник питания 17, ПЗС-матрицы 18 и 19, усилители напряжения и зарядов 20, 21 и 22, магнитные датчики 23.Figure 1 shows a device containing two
Устройство в начальном нераскрытом состоянии, показанное на Фиг.2, содержит преобразователь сигналов 24, блок электроники магнитной системы управления 25, преобразователь сигналов с фотодиодов 26, с фотодиодов 10, бортовой компьютер 15, магнитные датчики 23, солнечную батарею в сложенном состоянии 6, цилиндр пленочной структуры металл-диэлектрик-металл 7 в сложенном состоянии, телескопическую раздвижную штангу 8, баллон с химическим отвердителем и электромагнитным клапаном 9, солнечный датчик 11, приемник GPS 12.The device in the initial undisclosed state, shown in FIG. 2, contains a
Устройство регистрации частиц космического мусора и микрометеороидов работает следующим образом.A device for detecting particles of space debris and micrometeoroids works as follows.
После вывода устройства в космическое пространство с помощью телескопической штанги происходит выдвижение блоков 1 и 2 на расстояние, равное базе L (~5 м). Далее осуществляется выдвижение оптических систем с блендами 3 и 4. Включается магнитная система управления, содержащая в качестве исполнительных элементов электромагниты магнитной системы 5, после чего производится раскрытие солнечных батарей 6. При установке блоков 1 и 2 на расстоянии L друг от друга разворачивается пленочный надувной цилиндр 7, выполненный из майларовой пленки (металл-диэлектрик-металл) с толщиной 30-40 мкм. Это происходит совместно с раздвижением телескопической штанги 8. Пленочный надувной цилиндр 7 механически связан с баллоном 9, содержащим химический отвердитель. При срабатывании пьезоэлектрического натекателя, являющегося частью баллона 9, химическое вещество отвердителя распыляется по внутренним стенкам пленочного надувного цилиндра 7, при его отвердевании повышается механическая прочность.After the device is launched into outer space using a telescopic rod,
На гранях блоков регистрации частиц космического мусора 1 и 2 установлены фотодиоды 10, с помощью которых проводится оценка пространственного положения устройства совместно с солнечным датчиком 11, GPS-приемником 12 и исполнительными органами 5 магнитной системы ориентации. Для обработки, передачи информации в устройстве введены передатчик 13, его антенна 14, бортовой компьютер 15, термодатчики 16. Таким образом, после раздвижения блоков 1 и 2, раскрытия солнечных батарей 6 устройство готово к работе, то есть осуществляется первоначальная ориентация устройства в гравитационном поле Земли с помощью указанных обслуживающих систем.Photodiodes 10 are installed on the faces of space
На основе данных навигационного GPS-приемника 12, солнечного 11 и магнитных датчиков 13 (Фиг.2), с помощью формирования соответствующих токов в электромагниты 5 магнитной системы ориентации производится более точная ориентация по трем пространственным осям. Устройство ориентируется таким образом, чтобы солнечный свет не засвечивал видеокамеры, но попадал на солнечные батареи для подзарядки систем питания.Based on the data of the
Устройство регистрации может быть ориентировано относительно осей x и у, таким образом видеокамеры могут сканировать в пространстве.The recorder can be oriented with respect to the x and y axes, so cameras can scan in space.
Регистрация частиц космического мусора (космических объектов) производится следующим образом. Свет (солнечный или от дополнительного источника в случае мелких низкоскоростных частиц в окрестности устройства - малого космического аппарата), отраженный от объекта, попадает на чувствительные элементы (ПЗС - матрицы 18 и 19) видеокамер, видеосигнал с которых обрабатывается в бортовом компьютере 4 (Фиг.2). Сигнал с видеокамер содержит в себе информацию о размере объекта (частицы) в виде яркости ее изображения, а также о его положении в плоскости изображений данной камеры в виде координат сигнала на площадном чувствительном элементе (угловое положение частицы относительно видеокамеры).Registration of particles of space debris (space objects) is as follows. Light (sunlight or from an additional source in the case of small low-speed particles in the vicinity of the device - a small spacecraft), reflected from the object, falls on the sensitive elements (CCDs - matrices 18 and 19) of video cameras, the video signal from which is processed in the on-board computer 4 (Fig. 2). The signal from the video cameras contains information about the size of the object (particle) in the form of the brightness of its image, as well as about its position in the image plane of this camera as the coordinates of the signal on the area sensitive element (the angular position of the particle relative to the video camera).
В бортовом компьютере 15 на основе изображений двух камер (при известном расстоянии между камерами L - стереобазе) восстанавливаются трехмерные координаты частицы. Базой устройства является телескопическая штанга 8 и пленочный надувной цилиндр. Чем больше расстояние между блоками 1 и 2, тем выше дальность работы устройства. Путем съемки исследующих кадров и их обработки получается последовательность трехмерных кадров движения частиц. При использовании прогнозных алгоритмов количество обрабатываемых кадров резко сокращается (на порядок и более), что позволяет сократить потребности устройства в вычислительной мощности и увеличивает быстродействие.In the on-
Для ориентации устройства по вектору магнитного поля Земли сигналы с магнитных датчиков 23 (Фиг.2) поступают в блок электроники. Для определения углового положения устройства относительно Солнца сигналы с солнечного датчика 11 через преобразователь сигналов 24 (Фиг.2) поступают на блок электроники 25 магнитной системы управления и его выходы - на бортовой компьютер 15. Сигналы с фотодиодов 10 поступают на блок-преобразователь сигналов 26 и далее с его выхода на бортовой компьютер 15. Обработка этих сигналов позволяет уточнить пространственное положение устройства.To orient the device along the Earth’s magnetic field vector, signals from magnetic sensors 23 (FIG. 2) enter the electronics unit. To determine the angular position of the device relative to the Sun, signals from the
Регистрация параметров микрометеороидов производится следующим образом. В качестве мишени при регистрации микрометеороидов в устройстве используется пленочный надувной цилиндр 7 (Фиг.1) в виде структуры металл-диэлектрик-металл, на которую от источника постоянного напряжения подается 0+50В (внешняя обкладка структуры заземлена), а на телескопическую штангу 8 подается напряжение -100В. Таким образом, при пробое частицей МДМ-структуры 7 образованные в результате удара ионы под воздействием электрического поля в промежутке 7-8 попадают на телескопическую штангу 8, являющуюся коллектором ионов, и далее заряд ионов Q усиливается усилителем 20. В случае ударного сжатия пленочной структуры 7 (пленочного конденсатора), то есть когда при ударе частицы отсутствует сквозной пробой, измеряется ее проводимость с помощью усилителей 21 и 22. С целью определения направления регистрируемой частицы в верхней обкладке пленочной структуры 7 имеется продольный разрыв, в связи с чем к двум частям пленочного конденсатора подключены усилители 21 и 22.Registration of micrometeoroid parameters is as follows. As a target when registering micrometeoroids in the device, a film inflatable cylinder 7 (Fig. 1) is used in the form of a metal-dielectric-metal structure, to which 0 + 50V is supplied from a constant voltage source (the outer lining of the structure is grounded), and to the
Пленочные структуры 7 механически соединяются с корпусами ПЗС-матриц с целью обеспечения их терморегулирования. Сброс тепла производится с затененной стороны пленочной структуры. При необходимости подогрева электронных устройств забор тепла может быть произведен с другой половины пленочной структуры, которая нагревается солнечным излучением. Для контроля температуры на пленочных структурах установлены термодатчики 16.The
Таким образом, предлагаемое устройство обладает широкими функциональными возможностями.Thus, the proposed device has wide functionality.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011127027/28A RU2454628C1 (en) | 2011-06-30 | 2011-06-30 | Device for recording particles of space garbage and micrometeoroids |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011127027/28A RU2454628C1 (en) | 2011-06-30 | 2011-06-30 | Device for recording particles of space garbage and micrometeoroids |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2454628C1 true RU2454628C1 (en) | 2012-06-27 |
Family
ID=46681944
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011127027/28A RU2454628C1 (en) | 2011-06-30 | 2011-06-30 | Device for recording particles of space garbage and micrometeoroids |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2454628C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014021743A2 (en) * | 2012-07-31 | 2014-02-06 | Aleksandrov Oleg Aleksandrovich | Method for advertising in space and device for realizing said method |
RU2598978C1 (en) * | 2015-07-07 | 2016-10-10 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) | Small spacecraft for detection of space garbage particles and micrometeoroids |
RU176981U1 (en) * | 2016-10-19 | 2018-02-05 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Small spacecraft for registration of particles of space debris and micrometeoroids |
RU2683418C2 (en) * | 2017-07-28 | 2019-03-28 | Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Surveillance and barrier telescope |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2137160C1 (en) * | 1998-07-21 | 1999-09-10 | Таланов Борис Петрович | Method of observation of surface of the earth |
US5963166A (en) * | 1998-07-23 | 1999-10-05 | Space Systems/Loral, Inc. | Precise spacecraft camera image navigation and registration |
RU2196358C2 (en) * | 2001-02-20 | 2003-01-10 | Рыбкин Леонид Всеволодович | Safety, navigation and monitoring system |
EP1344100B1 (en) * | 2000-06-19 | 2006-05-10 | Raytheon Company | Scanning sensor system with multiple rotating telescope subassemblies |
RU58695U1 (en) * | 2006-06-13 | 2006-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева | DUST PARTICLE DETECTOR |
-
2011
- 2011-06-30 RU RU2011127027/28A patent/RU2454628C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2137160C1 (en) * | 1998-07-21 | 1999-09-10 | Таланов Борис Петрович | Method of observation of surface of the earth |
US5963166A (en) * | 1998-07-23 | 1999-10-05 | Space Systems/Loral, Inc. | Precise spacecraft camera image navigation and registration |
EP1344100B1 (en) * | 2000-06-19 | 2006-05-10 | Raytheon Company | Scanning sensor system with multiple rotating telescope subassemblies |
RU2196358C2 (en) * | 2001-02-20 | 2003-01-10 | Рыбкин Леонид Всеволодович | Safety, navigation and monitoring system |
RU58695U1 (en) * | 2006-06-13 | 2006-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева | DUST PARTICLE DETECTOR |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014021743A2 (en) * | 2012-07-31 | 2014-02-06 | Aleksandrov Oleg Aleksandrovich | Method for advertising in space and device for realizing said method |
WO2014021743A3 (en) * | 2012-07-31 | 2014-06-05 | Aleksandrov Oleg Aleksandrovich | Method for advertising in space and device for realizing said method |
RU2596125C2 (en) * | 2012-07-31 | 2016-08-27 | Олег Александрович Александров | Method for advertisement in space and device therefor |
RU2598978C1 (en) * | 2015-07-07 | 2016-10-10 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) | Small spacecraft for detection of space garbage particles and micrometeoroids |
RU176981U1 (en) * | 2016-10-19 | 2018-02-05 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Small spacecraft for registration of particles of space debris and micrometeoroids |
RU2683418C2 (en) * | 2017-07-28 | 2019-03-28 | Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Surveillance and barrier telescope |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8212880B2 (en) | Three-axis image stabilization system | |
RU2454628C1 (en) | Device for recording particles of space garbage and micrometeoroids | |
CN105928493A (en) | Binocular vision three-dimensional mapping system and method based on UAV | |
Yang et al. | Panoramic UAV surveillance and recycling system based on structure-free camera array | |
CN102914306B (en) | Double-probe star sensor and method for designing same | |
CN102564460B (en) | Method and mobile detection vehicle for detecting geometric and time phase resolution of space camera | |
Nagai et al. | UAV borne mapping by multi sensor integration | |
Xia et al. | Global calibration of multi-cameras with non-overlapping fields of view based on photogrammetry and reconfigurable target | |
CN105282492A (en) | Near-space airborne-to-ground real-time imaging system | |
CN105045030A (en) | Optical axis jitter measurement method for space optical camera and device | |
US9448107B2 (en) | Panoramic laser warning receiver for determining angle of arrival of laser light based on intensity | |
CN102927982A (en) | Double-spectrum autonomous navigation sensor and design method of double-spectrum autonomous navigation sensor | |
CN104154827B (en) | A kind of fire accuracy measuring system and method for testing | |
WO2017158326A2 (en) | Image data capturing arrangement | |
RU161144U1 (en) | SPACE DEVICE FOR REGISTRATION OF SPACE DEBR PARTICLES AND MICROMETEOROIDS | |
CN102749089B (en) | Method for determining three-probe star sensor gesture | |
USRE45122E1 (en) | Non-contact passive ranging system | |
CN108769554B (en) | Array thermal imaging instrument | |
RU82678U1 (en) | OBSERVING SYSTEM FOR SPACE OBJECTS | |
CN111093015A (en) | High-resolution monitoring imaging satellite system and method for stationary orbit | |
Liebe et al. | Spacecraft hazard avoidance utilizing structured light | |
CN107478341A (en) | Heat pollution of water monitoring system | |
Chong et al. | High definition video cameras for measuring movement of vibrating bridge structure | |
Dai et al. | Camera selection for unmanned helicopter power line inspection | |
RU169979U1 (en) | DESIGN OF THE ON-BOARD OPTICAL-ELECTRONIC MODULE FOR VIDEO RECORDING AND TRAJECTOR MEASUREMENTS OF MOBILE OBJECTS |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130701 |