RU2675205C1 - Approaching earth from the daytime sky dangerous celestial bodies detection method and the soda-2 space system for its implementation - Google Patents
Approaching earth from the daytime sky dangerous celestial bodies detection method and the soda-2 space system for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2675205C1 RU2675205C1 RU2017146575A RU2017146575A RU2675205C1 RU 2675205 C1 RU2675205 C1 RU 2675205C1 RU 2017146575 A RU2017146575 A RU 2017146575A RU 2017146575 A RU2017146575 A RU 2017146575A RU 2675205 C1 RU2675205 C1 RU 2675205C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- earth
- orbit
- ont
- observation
- spacecraft
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G4/00—Tools specially adapted for use in space
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
- G01C21/02—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by astronomical means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V8/00—Prospecting or detecting by optical means
Abstract
Description
Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при создании космических средств и систем обзора космического пространства для обнаружения и наблюдения (мониторинга) опасных небесных тел (ОНТ) Солнечной системы, прежде всего астероидов и комет, сближающихся с Землей.The invention relates to space technology and can be used to create space tools and space viewing systems for the detection and observation (monitoring) of dangerous celestial bodies (ONT) of the solar system, especially asteroids and comets approaching the Earth.
Целью изобретения является обнаружение движущихся в направлении Земли небесных тел размером от 10 м на дневной небесной полусфере, их классификация по степени опасности на основании первичного определения орбиты, и в случае классификации ОНТ как потенциально угрожающего столкновением с Землей - наблюдательное сопровождение для высокоточного определения орбиты и предсказания места входа в атмосферу с точностью до десятков км для обеспечения возможности принятия мер защиты и снижения ущерба при падении ОНТ.The aim of the invention is the detection of celestial bodies moving in the direction of the Earth from 10 m in the daytime celestial hemisphere, their classification according to the degree of danger based on the initial definition of the orbit, and in the case of classifying ONT as potentially threatening a collision with the Earth - observational support for highly accurate determination of the orbit and prediction atmospheric entry points with an accuracy of tens of kilometers to provide the possibility of taking protective measures and reducing damage in the event of a fall in ONT.
Известны космические аппараты, проводящие наблюдения небесных объектов (звезд, планет, комет и астероидов), которые можно рассматривать как аналоги настоящего изобретения. Так, с 1990 г. проводятся наблюдения с низкой круговой орбиты космическим телескопом имени Хаббла [1]. С помощью этого телескопа обнаружено большое число астероидов и наблюдалось падение на Юпитер в 1994 году кометы Шумейкера-Леви.Known spacecraft that conduct observations of celestial objects (stars, planets, comets and asteroids), which can be considered as analogues of the present invention. So, since 1990, observations have been made from a low circular orbit by the Hubble Space Telescope [1]. With the help of this telescope, a large number of asteroids were discovered and comet Shoemaker-Levy fell on Jupiter in 1994.
В 2003 году выведен на гелиоцентрическую орбиту инфракрасный космический телескоп имени Спитцера [2], предназначенный для астрофизических наблюдений. Телескоп Спитцера не предназначен для наблюдения астероидов, но они иногда обнаруживаются на снимках.In 2003, the Spitzer infrared space telescope [2] designed for astrophysical observations was launched into the heliocentric orbit. The Spitzer telescope is not designed to observe asteroids, but they are sometimes found in images.
С 1997 г. ведет наблюдения космическая обсерватория SOHO [3], расположенная на гало-орбите вокруг точки Лагранжа L1 системы Солнце - Земля, и предназначенная для наблюдений Солнца, однако, благодаря своему устройству, незапланированно открывшая уже свыше 3000 комет, сближающихся с Солнцем на очень малые расстояния или сталкивающихся с ним.Since 1997, the SOHO space observatory has been observing [3], located in a halo orbit around the Lagrange point L1 of the Sun – Earth system and intended for observing the Sun, however, thanks to its structure, it unplannedly discovered more than 3,000 comets approaching the Sun at very short distances or facing it.
С 2009 года на полярной орбите функционирует широкоугольный инфракрасный исследователь WISE [4], запущенный на полярную орбиту. В феврале 2011 года спутник WISE переведен в спящий режим, однако в августе 2013 года его перевели в работоспособное состояние для продолжения исследований, причем основной задачей обновленной миссии, получившей название NEOWISE, становится наблюдение околоземных, в том числе и потенциально опасных, астероидов.Since 2009, a wide-angle infrared explorer WISE [4] has been operating in polar orbit, launched into polar orbit. In February 2011, the WISE satellite was put into sleep mode, but in August 2013 it was put into a working state to continue research, and the main task of the updated mission, called NEOWISE, is to observe near-Earth, including potentially dangerous, asteroids.
Существуют и другие зарубежные космические проекты, как, например, функционирующие с 2013 г. аппараты NEOSSat [5] на околоземной круговой орбите и Gaia [6] на орбите Лиссажу вокруг точки Лагранжа L2 системы Солнце - Земля (квазипериодические орбиты вокруг точек либрации, имеющие форму фигур Лиссажу, на которых космический аппарат может оставаться в течение длительного времени, затрачивая относительно небольшое количество топлива), предназначенные, в том числе, для наблюдения астероидов. NEOSSat может обнаруживать тела на орбитах, находящиеся внутри орбиты Земли (т.е. на дневном небе), но зона обнаружения ограничена и вследствие малой апертуры телескопа обнаруживаются только очень крупные тела (размером в десятки км и более).There are other foreign space projects, such as, for example, NEOSSat [5] operating in low-Earth circular orbit and Gaia [6] in Lissajous orbit around the Lagrange point L2 of the Sun - Earth system (quasiperiodic orbits around libration points in the form of Lissajous figures, on which the spacecraft can remain for a long time, spending a relatively small amount of fuel), intended, inter alia, for observing asteroids. NEOSSat can detect bodies in orbits inside the Earth’s orbit (i.e. in the daytime sky), but the detection zone is limited and only very large bodies (tens of km or more) are detected due to the small aperture of the telescope.
В качестве российских аналогов предлагаемого изобретения можно рассматривать патенты РФ №2014252 «Способ картографирования небесной сферы и космический аппарат для его осуществления» [7] и №2517800 «Способ обзора небесной сферы с космического аппарата для наблюдения небесных объектов и космическая система обзора небесной сферы для наблюдения небесных объектов и обнаружения тел солнечной системы, реализующая указанный способ» [8].As Russian analogues of the invention, one can consider RF patents No. 2014252 “A method for mapping the celestial sphere and a spacecraft for its implementation” [7] and No. 2517800 “A method for viewing the celestial sphere from a spacecraft for observing celestial objects and a space observation system for the celestial sphere for observation celestial objects and the detection of bodies of the solar system that implements this method ”[8].
Общим фундаментальным недостатком перечисленных проектов с точки зрения возможностей обнаружения и мониторинга ОНТ является проблема обнаружения и мониторинга ОНТ, приближающихся к Земле со стороны Солнца. Такие тела в принципе не могут быть обнаружены ни одной из систем наблюдений наземного базирования. Наблюдательные средства, находящиеся на низких околоземных орбитах, могут лишь частично закрыть эту проблему. В [9] показано, что для широкоугольного обзорного телескопа космического базирования на околоземной орбите абсолютно недоступная область для наблюдений имеет угол раствора 60° (30° от Солнца), что определяется конструкцией бленд телескопа, а из-за а неоптимального фазового угла обнаружение ОНТ неэффективно даже на большем угловом расстоянии от Солнца (вплоть до 60°).A common fundamental drawback of these projects from the point of view of the possibility of detecting and monitoring ONT is the problem of detecting and monitoring ONT approaching the Earth from the side of the Sun. Such bodies, in principle, cannot be detected by any of the ground-based observation systems. Observational means located in low Earth orbits can only partially cover this problem. It was shown in [9] that for a wide-angle observational space-based telescope in near-Earth orbit, the completely inaccessible observation region has a 60 ° (30 ° from the Sun) opening angle, which is determined by the construction of the telescope hood, and due to a non-optimal phase angle, the detection of ONTs is inefficient even at a greater angular distance from the Sun (up to 60 °).
В связи с этим получила признание идея размещения космического телескопа для мониторинга ОНТ в окрестности точки L1 в системе Солнце - Земля. Впервые эта идея весьма кратко (на 1.5 страницах) была изложена в [10]. В этой работе предлагалось разместить телескоп апертурой ~1 м на гало-орбиту вокруг точки L1 с тем, чтобы он "просматривал" за 24 ч кольцеобразную область небесной сферы вокруг Земли внешним радиусом примерно 25° и внутренним радиусом 5°. В ходе 24-ч обзора снимки каждой области должны выполняться дважды. В работе [9] предложена гораздо более развитая идея космической системы обнаружения опасных небесных тел, приходящих с дневного неба, названная СОДА и являющаяся прототипом настоящего изобретения.In this regard, the idea of placing a space telescope for monitoring ONT in the vicinity of point L1 in the Sun - Earth system was recognized. For the first time this idea was very briefly (1.5 pages) presented in [10]. In this work, it was proposed to place the telescope with an aperture of ~ 1 m in a halo orbit around the point L1 so that it “looked through” for 24 hours the annular region of the celestial sphere around the Earth with an external radius of about 25 ° and an internal radius of 5 °. During the 24-hour review, snapshots of each area should be taken twice. In [9], a much more developed idea of a space system for detecting dangerous celestial bodies coming from the daytime sky, called SODA, is a prototype of the present invention.
Описанная космическая система СОДА состоит из одного или двух КА, помещенного(ых) в окрестность точки L1 в системе Солнце - Земля на расстоянии около 1.5 млн км от Земли. Телескоп, находящийся в окрестности точки L1, будет видеть ОНТ, летящие к Земле от Солнца, при малых, т.е. благоприятных для наблюдений значениях, фазового угла. При этих условиях видимая звездная величина ОНТ размером 10 м на расстоянии 1 млн км составляет 17m. Фон неба (зодиакальный свет) в плоскости эклиптики составляет 22m/кв. сек. дуги. В этих условиях задача обнаружения декаметровых ОНТ, летящих со стороны Солнца может быть решена с помощью относительно небольшого телескопа с апертурой 0.3-0.5 м. Главный режим работы системы - создание конусного барьера(ов). Конусный барьер создается полем зрения телескопа, вращающегося вокруг оси, наравленной на Землю. Любое ОНТ размером более 10 м, приближающееся к Земле, пересечет такой барьер и будет обнаружено. За время пересечения барьера ОНТ будет наблюдаться несколько раз с тем, чтобы была определена орбита на уровне, достаточном для классификации ориты ОНТ как столкновительной (или нет). Если орбита будет признана столкновительной, ОНТ наблюдается максимально долго и интенсивно, с тем чтобы за 4 ч до возможного столкновения (при скорости сближения 19 км/с это означает на расстоянии ~270 тыс. км от Земли) орбита ОНТ и главное - время и место входа ОНТ в атмосферу Земли, были определены с максимально возможной точностью. Система может иметь два режима наблюдения: режим прямого наведения с использованием управляемого перебрасывающего зеркала и режим пассивного конусного сканирования. Предложена схема размещения телескопов и параметры телескопов в рассчитанной трехбарьерной реализации режима пассивного сканирования, включающая размещение двух идентичных 50-см телескопов под определенными углами для оптимального варианта, обеспечивающих построение внешнего и среднего барьеров. В качестве фотоприемного устройства (ФПУ) предлагается использовать ПЗС-приемники излучения, работающие в режиме временной задержки с накоплением (ВЗН). В этом случае из состава комплекса научной аппаратуры (КНА) будут исключены подвижные механизмы, за исключением крышки тубуса телескопа. Сверхширокоугольный телескоп апертурой 20 см предназначен для построения внутреннего барьера, а также для уменьшения количества "пропусков". Работа телескопа в режиме прямого наведения с управляемым перебрасывающим зеркалом для обнаружения и определения орбиты ОНТ подразумевает наблюдение каждой области неба 2-3 раза с интервалом 1-2 ч, а каждое из наблюдений в свою очередь должно состоять из 2-3 наблюдений с интервалом несколько минут.The described SODA space system consists of one or two spacecraft placed in the vicinity of the L1 point in the Sun - Earth system at a distance of about 1.5 million km from the Earth. A telescope located in the vicinity of point L1 will see ONTs flying toward the Earth from the Sun at small, i.e. favorable for observation values, phase angle. Under these conditions, the apparent magnitude of the ONT with a size of 10 m at a distance of 1 million km is 17 m . The sky background (zodiacal light) in the ecliptic plane is 22 m / sq. sec arcs. Under these conditions, the problem of detecting decameter ONTs flying from the side of the Sun can be solved using a relatively small telescope with an aperture of 0.3-0.5 m. The main mode of operation of the system is the creation of a conical barrier (s). A cone barrier is created by the field of view of a telescope rotating around an axis directed to the Earth. Any ONT larger than 10 m approaching the Earth will cross such a barrier and be detected. During the crossing of the barrier, the ONT will be observed several times so that the orbit is determined at a level sufficient to classify the ONT as collisional (or not). If the orbit is recognized as collisional, the ONT is observed as long as possible and intensively, so that 4 hours before a possible collision (at a speed of approach of 19 km / s, this means at a distance of ~ 270 thousand km from the Earth), the ONT orbit and, most importantly, time and place the entry of ONT into the Earth’s atmosphere was determined with the greatest possible accuracy. The system can have two observation modes: direct pointing mode using a controlled transfer mirror and passive cone scanning mode. The layout of telescopes and the parameters of telescopes in the calculated three-barrier implementation of the passive scanning mode are proposed, including the placement of two identical 50-cm telescopes at certain angles for the best option, providing the construction of external and middle barriers. As a photodetector (FPU), it is proposed to use CCD radiation detectors operating in the time delay mode with accumulation (WZN). In this case, movable mechanisms will be excluded from the composition of the complex of scientific equipment (KNA), with the exception of the lid of the telescope tube. An ultra-wide-angle telescope with an aperture of 20 cm is designed to build an internal barrier, as well as to reduce the number of “gaps”. The operation of the telescope in direct pointing mode with a controlled transfer mirror to detect and determine the orbit of the ONT involves observing each area of the sky 2-3 times with an interval of 1-2 hours, and each of the observations should in turn consist of 2-3 observations with an interval of several minutes .
Подробный анализ, однако, показывает, что эта схема обладает рядом важных недостатков.A detailed analysis, however, shows that this scheme has several important drawbacks.
1. В качестве основного метода обнаружения в проекте СОДА предлагалось использовать три фиксированных барьера, при пересечении которых происходило бы измерение координат потенциально опасного объекта. По этим трем измерениям предполагалось строить орбиту. Уточненные расчеты показали, что определение орбиты лишь по трем точкам измерения ограничивает точность предсказания места вхождения тела в атмосферу Земли величиной 1000-2000 км (вдоль орбиты тела), которая заведомо недостаточна для обеспечения защитных мер.1. As the main detection method in the SODA project, it was proposed to use three fixed barriers, at the intersection of which the coordinates of a potentially dangerous object would be measured. From these three dimensions, it was supposed to build an orbit. Refined calculations showed that the determination of the orbit by only three measurement points limits the accuracy of predicting the location of the body in the Earth’s atmosphere of 1000-2000 km (along the body’s orbit), which is obviously insufficient to provide protective measures.
2. Для решения проблемы пропуска тел, пролетающих близко (менее 0.3 млн. км) от космического аппарата, в проекте СОДА предлагалось, использовать дополнительную сверхширокоугольную камеру. Такая камера действительно будет регистрировать пролетающие на небольшом расстоянии от космического аппарата тела. Однако для таких тел невозможно будет определить точную орбиту и предсказывать место вхождения тела в атмосферу Земли. Основными причинами этого являются ограничения по чувствительности камеры из-за малой апертуры (невозможно реализовать сверхширокоугольную камеру с апертурой, сравнимой с основным телескопом, т.е. около 30 см); грубый масштаб изображения по сравнению с основными телескопами из-за короткого фокуса (ориентировочно 10”/пиксель или хуже); плохие условия наблюдения в направлении Земли из-за рассеянного света от яркого диска Земли. Совокупность описанных выше ограничений делает установку сверхширокоугольной камеры практически бесполезной, а проблема построения орбит для тел, пролетающих рядом с космическим аппаратом, остается нерешенной.2. To solve the problem of passing bodies flying close (less than 0.3 million km) from the spacecraft, it was proposed in the SODA project to use an additional ultra-wide-angle camera. Such a camera will actually register flying bodies at a short distance from the spacecraft. However, for such bodies it will be impossible to determine the exact orbit and predict the location of the body in the Earth’s atmosphere. The main reasons for this are limitations on camera sensitivity due to the small aperture (it is impossible to realize an ultra-wide-angle camera with an aperture comparable to the main telescope, i.e. about 30 cm); coarse image scale compared to the main telescopes due to the short focus (approximately 10 ”/ pixel or worse); poor observation conditions in the direction of the Earth due to the scattered light from the bright disk of the Earth. The combination of the above limitations makes the installation of an ultra-wide-angle camera practically useless, and the problem of constructing orbits for bodies flying near the spacecraft remains unresolved.
3. В проекте СОДА не обеспечивалась возможность проводить наблюдения вблизи диска Земли, т.е. при подлете опасного тела к Земле, из-за рассеянного света в оптической системе телескопа от яркого диска Земли. Это обстоятельство сокращало доступную для наблюдений длину дуги и уменьшало точность определения орбиты.3. The SODA project did not provide the opportunity to conduct observations near the Earth’s disk, ie when approaching a dangerous body to the Earth, due to the scattered light in the optical system of the telescope from the bright disk of the Earth. This circumstance reduced the observable arc length and decreased the accuracy of determining the orbit.
4. В проекте СОДА в качестве фотоприемных устройств предлагалось использовать приборы с зарядовой связью (ПЗС), работающие в режиме временной задержки с накоплением (ВЗН). Такие приборы подвержены существенной деградации в условиях космической радиации, что сокращает срок службы космического аппарата и уменьшает точность наблюдений с течением времени. Применение же современных радиационно-стойких КМОП-детекторов в проекте СОДА оказывалось невозможно из-за того, что КМОП-детекторы по своей архитектуре не могут работать в режиме ВЗН. Деградация ПЗС-устройств ограничивает срок службы аппарата 3-5 годами, снижая экономичность проекта.4. In the SODA project, it was proposed to use charge-coupled devices (CCD) operating in the mode of time delay with accumulation (WZN) as photodetectors. Such devices are subject to significant degradation under conditions of cosmic radiation, which shortens the life of the spacecraft and reduces the accuracy of observations over time. The use of modern radiation-resistant CMOS detectors in the SODA project was not possible due to the fact that CMOS detectors, by their architecture, cannot operate in the WZN mode. The degradation of CCD devices limits the life of the device by 3-5 years, reducing the cost-effectiveness of the project.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении степени полноты и надежности способа обнаружения ОНТ размером от 10 м на дневной небесной полусфере относительно способа-прототипа, а также повышения точности определения орбиты ОНТ и, в случае столкновительной орбиты, предсказания места входа ОНТ в атмосферу Земли до десятков км с упреждением не менее 4 часов для обеспечения возможности принятия мер защиты и снижения ущерба при падении ОНТ, при продлении срока службы устройства для его реализации в составе космического аппарата до 10 лет.The problem to which the claimed invention is directed is to increase the degree of completeness and reliability of the method for detecting ONTs with a size of 10 m or more in the celestial daytime sphere relative to the prototype method, as well as increasing the accuracy of determining the orbit of ONT and, in the case of collisional orbit, predicting the place of entry of ONT into the Earth’s atmosphere up to tens of kilometers with a lead of at least 4 hours to ensure the possibility of taking protective measures and reducing damage when the ONT falls, while extending the life of the device for its implementation in Tave spacecraft up to 10 years.
Эта задача решается за счет предложенного способа обнаружения опасных небесных тел (ОНТ), приближающихся к Земле со стороны Солнца, их наблюдательного сопровождения для высокоточного определения орбиты, и определения места их входа в атмосферу Земли, заключающегося в том, что космическая система для обнаружения ОНТ состоит из двух космических аппаратов (КА), расположенных в окрестности точки либрации L1 в системе Солнце-Земля на орбите Лиссажу на максимально возможном удалении друг от друга, причем на каждом КА размещена аппаратура наблюдения, ориентированная таким образом, чтобы для аппаратуры первого аппарата была доступна для наблюдения область пространства, ограниченная для наблюдений вторым аппаратом, а для аппаратуры второго аппарата была доступна для наблюдения область пространства, ограниченная для наблюдений первым аппаратом, причем аппаратура наблюдения каждого КА последовательно, по повторяющемуся циклу, проводит наблюдения площадок небесной сферы, совместно представляющих из себя непрерывную коническую область с углом раствора 90°, причем ось вращения образованного конуса направлена на Землю, таким образом, что любое тело, летящее со стороны Солнца к Земле, пересекает данный конус, в результате чего осуществляется его обнаружение, причем за время пересечения конуса тело наблюдается несколько раз, что позволяет провести первичное определение его орбиты, по итогам которого в случае, если тело классифицируется как угрожающее, принимается решение о его наблюдении в режиме сопровождения с использованием метода триангуляции для высокоточного определения орбиты и места входа ОНТ в атмосферу Земли в случае столкновительной орбиты или до исчезновения возможности такого столкновения. Космическая система обзора небесной сферы для обнаружения ОНТ, реализующая способ обнаружения ОНТ, приближающихся к Земле со стороны Солнца, их наблюдательного сопровождения для высокоточного определения орбиты, и предсказания места входа в атмосферу, включает в себя два идентичных КА, стабилизированных относительно Земли, на каждом из которых на стороне, обращенной к Земле, установлены три одинаковых зеркально-линзовых широкоугольных телескопа оптического диапазона, причем перед каждым из телескопов установлено полноапертурное поворотное зеркало с углом прокачки не менее 45° по обеим осям, причем каждый из КА оснащен специальной маской в форме трилистника, расположенной на штанге, направленной на Землю, и экранирующей входные зрачки телескопов от диска Земли.This problem is solved by the proposed method for detecting dangerous celestial bodies (ONT) approaching the Earth from the side of the Sun, their observational tracking for highly accurate determination of the orbit, and determining the place of their entry into the Earth’s atmosphere, which consists in the fact that the space system for detecting ONT consists of of two spacecraft (SC) located in the vicinity of the libration point L 1 in the Sun-Earth system in Lissajous orbit at the maximum possible distance from each other, and on each SC oriented so that for the apparatus of the first apparatus a region of space limited for observation by the second apparatus was accessible for observation, and for the apparatus of the second apparatus, a region of space limited for observation by the first apparatus was available for observation, and the observation equipment of each spacecraft in series repeating cycle, conducts observations of the sites of the celestial sphere, together representing a continuous conical region with an angle of 90 °, and the axis of rotation about a brazed cone is directed to the Earth in such a way that any body flying from the side of the Sun to the Earth crosses this cone, as a result of which it is detected, moreover, the body is observed several times during the intersection of the cone, which allows an initial determination of its orbit the results of which, if the body is classified as threatening, a decision is made to observe it in the tracking mode using the triangulation method for highly accurate determination of the orbit and the place of entry of ONT into the atmosphere Earth in the event of a collision orbit or until the possibility of such a collision disappears. The space system for viewing the celestial sphere for detecting ONT, which implements a method for detecting ONT approaching the Earth from the side of the Sun, observing them for highly accurate determination of the orbit, and predicting the place of entry into the atmosphere, includes two identical spacecraft stabilized relative to the Earth, on each of of which, on the side facing the Earth, three identical mirror-lens wide-angle telescopes of the optical range are installed, with a full aperture mounted in front of each telescope Rotne mirror pumping angle of at least 45 ° on both axes, each of the satellites has a special mask in the form of trefoil disposed on boom directed at the earth and shielding the input pupil of the telescope from the earth disc.
Для сохранения связи со способом-прототипом и реализующей его космической системой СОДА, и одновременно указания на новые технические решения, обеспечивающие лучший технический результат, предлагаемый способ и реализующая его система названы СОДА-2. Недостатки, отмеченные в способе-прототипе и реализующей его космической системе СОДА, преодолеваются в СОДА-2 следующим образом.To maintain communication with the prototype method and the SODA space system implementing it, and at the same time, indicate new technical solutions that provide the best technical result, the proposed method and the system implementing it are called SODA-2. The disadvantages noted in the prototype method and the SODA space system implementing it are overcome in SODA-2 as follows.
1. Способ наблюдения опасных тел по сравнению с прототипом изменен с целью обеспечения не только обнаружения опасных тел, но и определения их орбит с гораздо более высокой точностью. Предлагается использовать не один, а два аппарата на орбите Лиссажу вокруг точки либрации L1 с размахом до 1.3 млн км. Наблюдения каждого опасного тела будут проходить в два этапа: на первом этапе тело будет обнаружено на одном единственном барьере и по нескольким наблюдениям определена его первичная орбита. На втором этапе тело будет наблюдаться в режиме сопровождения цели на всей доступной дуге каждые 5 минут с помощью одного из телескопов с каждого из двух КА. Это позволит получить большое количество траекторных измерений, а радикальное повышение точности определения орбиты ОНТ при квазисинхронных наблюдениях, благодаря методике триангуляционного определения расстояния до объекта, позволит определить орбиту тела и точку входа в атмосферу Земли (для столкновительных тел) с максимальной точностью до 10 км за не менее чем 4 часа до столкновения.1. The method for observing dangerous bodies in comparison with the prototype has been changed to ensure not only the detection of dangerous bodies, but also the determination of their orbits with much higher accuracy. It is proposed to use not one, but two vehicles in Lissajous orbit around the libration point L1 with a range of up to 1.3 million km. The observations of each dangerous body will take place in two stages: at the first stage, the body will be detected on one single barrier and its primary orbit will be determined from several observations. At the second stage, the body will be observed in target tracking mode on the entire accessible arc every 5 minutes using one of the telescopes from each of the two spacecraft. This will make it possible to obtain a large number of trajectory measurements, and a radical increase in the accuracy of determining the ONT orbit during quasi-synchronous observations, thanks to the method of triangulating determination of the distance to the object, will make it possible to determine the body’s orbit and the point of entry into the Earth’s atmosphere (for collision bodies) with a maximum accuracy of 10 km for not less than 4 hours before a collision.
2. Для решения проблемы пропуска тел, пролетающих близко (менее 0.3 млн км) от КА, поля зрения телескопов будут ориентированы таким образом, что каждый аппарат сможет просматривать область пространства, сложную для наблюдений другим аппаратом. Это позволит увеличить полноту обнаружения опасных тел, летящих к Земле по направлению от Солнца, вплоть до 100%.2. To solve the problem of passing bodies flying close (less than 0.3 million km) from the spacecraft, the field of view of the telescopes will be oriented in such a way that each device will be able to view an area of space that is difficult for other devices to observe. This will increase the completeness of detection of dangerous bodies flying to the Earth in the direction from the Sun, up to 100%.
3. Экранирование входных зрачков телескопов от яркого диска Земли с помощью специальной маски в форме трилистника, расположенной на штанге, направленной на Землю, позволяет почти полностью устранить проблему рассеянного света в оптический системе телескопа от яркого диска Земли. Это позволяет проводить наблюдения за опасным телом вплоть до его подлета к Земле на угловое расстояние 5°. Увеличение длины дуги наблюдений приводит к увеличению точности определения орбиты.3. Screening the entrance pupils of the telescopes from the bright disk of the Earth with a special mask in the form of a trefoil located on a rod directed to the Earth, almost completely eliminates the problem of scattered light in the optical system of the telescope from the bright disk of the Earth. This allows observing a dangerous body up to its approach to the Earth at an angular distance of 5 °. An increase in the length of the observation arc leads to an increase in the accuracy of determining the orbit.
4. Для работы телескопов в режиме сопровождения предлагается использовать режим прямого наведения с помощью подвижного зеркала, для чего каждый телескоп должен быть оснащен полноапертурным поворотным зеркалом с углом прокачки не менее 45° по обеим осям. Благодаря отказу от режима ВЗН, в качестве фотоприемных устройств становится возможным использовать современные радиационно-стойкие КМОП-детекторы, которые имеют срок службы до 10 лет без заметного ухудшения характеристик.4. For the operation of telescopes in tracking mode, it is proposed to use the direct guidance mode using a movable mirror, for which each telescope should be equipped with a full-aperture swivel mirror with a pumping angle of at least 45 ° along both axes. Due to the rejection of the VZN mode, it is possible to use modern radiation-resistant CMOS detectors, which have a service life of up to 10 years without noticeable performance degradation, as photodetectors.
Размещение телескопов вблизи точки либрации L1 позволяет наблюдать летящие в направлении Земли ОНТ при оптимальном фазовом угле, что, вместе с использованием барьерного способа обнаружения (основным преимуществом которого является существенное сокращение необходимой площади обзора), делает возможной реализацию описанного способа обнаружения, наблюдательного сопровождения и высокоточного определения орбиты вплоть до места входа в атмосферу при столкновительной орбите с относительно недорогими оптическими широкоугольными телескопами с умеренным полем зрения (около 3°) и апертурой (20-30 см), а также умеренными по размеру детекторами.Placing telescopes near the libration point L1 allows one to observe ONTs flying towards the Earth at the optimum phase angle, which, together with the use of the barrier detection method (the main advantage of which is a significant reduction in the required viewing area), makes it possible to implement the described detection method, observational tracking and high-precision determination orbits up to the point of entry into the atmosphere in a collisional orbit with relatively inexpensive optical wide-angle telescopes E moderate field of view (approximately 3 °) and the aperture (20-30 cm), and moderate-sized detectors.
Оптимальным количеством телескопов для размещения на каждом КА является три. Это число связано с необходимостью наблюдательного сопровождения тех ОНТ, обнаруженных с помощью барьерного метода, которые будут признаны угрожающими согласно первичному определению орбиты. Такие тела будут наблюдаться с двух КА, с использованием одного из телескопов с каждого КА, в режиме сопровождения с использованием метода триангуляции для высокоточного определения орбиты и места входа ОНТ в атмосферу Земли в случае столкновительной орбиты или до исчезновения возможности такого столкновения. Как показано в [11], количество опасных тел, требующих сопровождения после прохождения барьера, в среднем составит не более нескольких штук в сутки, и размещение трех телескопов на каждом из КА позволит оптимально покрыть потребность в наблюдательном времени для режима сопровождения без необходимости прерывать барьерные наблюдения.The optimal number of telescopes for placement on each spacecraft is three. This number is associated with the need for observational monitoring of those ONT detected using the barrier method, which will be considered threatening according to the initial definition of the orbit. Such bodies will be observed from two spacecraft, using one of the telescopes from each spacecraft, in the tracking mode using the triangulation method for highly accurate determination of the orbit and the place of entry of the ONT into the Earth’s atmosphere in the event of a collision orbit or until the possibility of such a collision disappears. As shown in [11], the number of dangerous bodies requiring escort after passing through the barrier will be on average no more than a few pieces per day, and the placement of three telescopes on each spacecraft will optimally cover the need for observational time for the escort mode without having to interrupt barrier observations .
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение степени полноты и надежности способа обнаружения ОНТ размером от 10 м на дневной небесной полусфере до 100%, а также значительное повышение точности определения орбиты ОНТ и, в случае столкновительной орбиты, повышение точности предсказания места входа ОНТ в атмосферу Земли на два порядка относительно способа-прототипа (до десятков км) с упреждением не менее 4 часов (типовое значение 10 часов) для обеспечения возможности принятия мер защиты и снижения ущерба при падении ОНТ, при продлении срока службы устройства для его реализации в составе космического аппарата до 10 лет.The technical result provided by the given set of features is to increase the degree of completeness and reliability of the method for detecting ONTs from 10 m in the daytime celestial hemisphere to 100%, as well as significantly improving the accuracy of determining the orbit of ONT and, in the case of collisional orbit, increasing the accuracy of predicting the place of entry of ONT into the Earth’s atmosphere by two orders of magnitude relative to the prototype method (up to tens of kilometers) with a lead of at least 4 hours (typical value of 10 hours) to enable the adoption of protective measures and zheniya damage if dropped ONT, when extending the lifetime of the device for its implementation as part of the spacecraft up to 10 years.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:The invention is illustrated by drawings, which depict:
Фиг. 1 - способ СОДА-2 обнаружения ОНТ размером от 10 м на дневной небесной полусфере, их наблюдательного сопровождения для определения орбиты, и предсказания места входа в атмосферу (вид в плоскости эклиптики).FIG. 1 - SODA-2 method for detecting ONTs with a size of 10 m or more on the daytime celestial hemisphere, their observational tracking to determine the orbit, and predicting the place of entry into the atmosphere (view in the ecliptic plane).
Фиг. 2 - компоновка КА СОДА-2 с тремя широкоугольными телескопами и маской.FIG. 2 - layout of the spacecraft SODA-2 with three wide-angle telescopes and a mask.
На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый способ СОДА-2 обнаружения ОНТ размером от 10 м на дневной небесной полусфере, их наблюдательного сопровождения для определения орбиты, и предсказания места входа в атмосферу. Цифрами на схеме обозначены: 1 - КА СОДА-2 №1, 2 - КА СОДА-2 №2, 3 - орбита ОНТ, движущегося со скоростью ~10-20 км/с, 4 - момент обнаружения ОНТ за 12-24 часов до столкновения с Землей, 5 - начало наблюдательного сопровождения ОНТ двумя телескопами, по одному с каждого из КА №1, КА №2 с использованием метода триангуляции, 6 - участок уточнения орбиты, 7 - последнее наблюдение перед столкновением, 8 - орбита Луны, 9 - район входа ОНТ в атмосферу, 10 - зоны, недоступные для наблюдений КА из-за экранирования маской (заштрихованные секторы), причем видно, что вплоть до орбиты Луны такие зоны для КА №1 и №2 не пересекаются, т.е. все пространство просматривается с хотя бы одним из КА; 11 - оптические барьеры, при пересечении которых происходит обнаружение ОНТ, 12 - орбита Лиссажу с размахом 1.3 млн км, на которой расположены КА №1 и КА №2; 13 - Солнце, 14 - Земля.In FIG. 1 schematically depicts the proposed method SODA-2 detection of ONT with a size of 10 m or more in the daytime celestial hemisphere, their observational tracking to determine the orbit, and predicting the place of entry into the atmosphere. The numbers on the diagram indicate: 1 - spacecraft SODA-2 No. 1, 2 - spacecraft SODA-2 No. 2, 3 - the orbit of the ONT moving at a speed of ~ 10-20 km / s, 4 - the moment of detection of the ONT 12-24 hours before collisions with the Earth, 5 - the beginning of the observational observation of the ONT with two telescopes, one from each of spacecraft No. 1, spacecraft No. 2 using the triangulation method, 6 - orbit refinement section, 7 - last observation before the collision, 8 - moon orbit, 9 - the area of entry of the ONT into the atmosphere, 10 — zones inaccessible to spacecraft observations due to masking (shaded sectors), and it can be seen that up to Ita Moon such
На фиг. 2 изображена компоновка КА СОДА-2 (1, 2 на фиг. 1): 15 - три широкоугольных телескопа с полноапертурными поворотными зеркалами, 16 - светозащитная маска в виде трилистника, 17 - остронаправленные радиоантенны, 18 - космическая платформа, 19 - солнечные батареи.In FIG. Figure 2 shows the layout of the SODA-2 spacecraft (1, 2 in Fig. 1): 15 - three wide-angle telescopes with full-aperture swivel mirrors, 16 - a shielding mask in the form of a trefoil, 17 - pointed radio antennas, 18 - a space platform, 19 - solar panels.
Далее приводится описание применения способа и реализующего его устройства СОДА-2, с усредненными данными расчетов для параметров системы и характеристик процесса.The following is a description of the application of the method and the SODA-2 device implementing it, with averaged calculation data for system parameters and process characteristics.
Типичная скорость движения ОНТ относительно КА (или Земли) составляет около 15 км/с. ОНТ пересекает оптический барьер в среднем примерно за сутки до возможного столкновения с Землей. В момент пересечения барьера типичное расстояние ОНТ до Земли составляет около 1 млн. км, расстояние до КА около 0.5 млн. км (см. фиг. 1). При данных параметрах время прохождения через оптический барьер (т.е. время возможного наблюдения тела) составляет около 30 минут.The typical speed of the ONT relative to the spacecraft (or Earth) is about 15 km / s. ONT crosses the optical barrier on average about a day before a possible collision with the Earth. At the moment of crossing the barrier, the typical ONT distance to the Earth is about 1 million km, the distance to the spacecraft is about 0.5 million km (see Fig. 1). With these parameters, the transit time through the optical barrier (i.e., the time of possible observation of the body) is about 30 minutes.
При пересечении оптического барьера ОНТ должно наблюдаться как минимум 4 раза для надежного выделения на фоне помех и для предварительного определения орбиты. При использовании телескопа с полезным полем зрения 3°×3° конусный барьер будет разбит на 80 наблюдательных площадок. Каждую площадку телескоп будет наблюдать 5 с, за это время будет получен 1 кадр с экспозицией 4 с, 1 с уйдет на считывание детектора. Оценка времени перенаведения между соседними площадками составляет 3 с. При таких параметрах время полного обзора конусного барьера одним телескопом составит около 10 минут, при наличии трех телескопов ~3 минуты. За время прохождения типового ОНТ через оптический барьер будет получено около 8 наблюдений. С учетом отбраковки части кадров будет получено не менее 4-6 наблюдений, что достаточно для определения орбиты. Наличие небольшого запаса по производительности позволит наблюдать более быстрые ОНТ.When crossing the optical barrier, ONTs should be observed at least 4 times for reliable detection against interference and for preliminary determination of the orbit. When using a telescope with a useful field of view of 3 ° × 3 °, the conical barrier will be divided into 80 observation sites. The telescope will observe each site for 5 s, during this
Характерная длина смаза изображения ОНТ из-за его движения за время экспозиции составит 3 пикселя, что не приведет к существенному падению проницающей способности телескопа.The characteristic length of the smear of an ONT image due to its movement during the exposure will be 3 pixels, which will not lead to a significant drop in the penetrating ability of the telescope.
Помимо обнаружения ОНТ с помощью барьеров, КА должен иметь достаточные наблюдательные ресурсы для осуществления сопровождения ОНТ, если его орбита окажется угрожающе близкой к столкновительной. Проведенное нами моделирование точности определения орбиты по равномерно распределенным по времени точкам наблюдений показало, что в режиме сопровождения ОНТ оптимально делать снимки каждые 5-10 минут на протяжении 12-24 часов, в результате чего может быть получено от 72 до 288 наблюдений. Режим сопровождения можно осуществлять с помощью одного из барьерных телескопов.In addition to detecting ONT with the help of barriers, the spacecraft must have sufficient observational resources to support the ONT if its orbit is dangerously close to collisional. Our modeling of the accuracy of determining the orbit by the observation points evenly distributed over time showed that in the ONT tracking mode it is optimal to take pictures every 5-10 minutes for 12-24 hours, as a result of which from 72 to 288 observations can be obtained. The tracking mode can be carried out using one of the barrier telescopes.
Опишем типовой сценарий работы космической системы СОДА-2.We describe a typical scenario for the operation of the SODA-2 space system.
1. Космическая система непрерывно осуществляет наблюдения, формируя оптический барьер вокруг Земли по фиксированной программе, данные наблюдений непрерывно передаются в наземный комплекс.1. The space system continuously makes observations, forming an optical barrier around the Earth according to a fixed program, the observation data is continuously transmitted to the ground-based complex.
2. ОНТ примерно за 24 часа до возможного столкновения с Землей в течении 30 минут пересекает оптический барьер, за это время КА производит несколько наблюдений тела, которые передаются в баллистический центр наземного комплекса для обработки.2. ONT approximately 24 hours before a possible collision with the Earth crosses the optical barrier within 30 minutes, during which time the SC makes several observations of the body, which are transmitted to the ballistic center of the ground-based complex for processing.
3. В наземном комплексе вычисляется предварительная орбита.3. In the ground complex, the preliminary orbit is calculated.
4. Если ОНТ признано достаточно опасным, вычисляются координаты площадок для наблюдений тела в режиме сопровождения с целью уточнения орбиты, и на космическую систему передается целеуказание для наблюдений ОНТ в режиме сопровождения. По одному из телескопов каждого из двух КА, используя свободный резерв времени, производят дополнительные наблюдения по целеуказанию, данные передаются в наземный комплекс. По мере поступления наблюдений в наземный комплекс уточняется орбита, и по фотометрическим данным оценивается размер ОНТ. При необходимости наземный комплекс передает на КА СОДА-2 скорректированную программу наблюдений по целеуказанию. Если уточненная орбита тела не является столкновительной, наблюдения ОНТ прекращаются.4. If the ONT is considered to be sufficiently dangerous, the coordinates of the sites for observing the body in tracking mode are calculated to clarify the orbit, and target designation for observing the ONT in tracking mode is transmitted to the space system. Using one of the telescopes of each of the two spacecraft, using a free reserve of time, additional observations are made on target designation, the data are transmitted to the ground-based complex. As observations arrive at the ground-based complex, the orbit is refined, and the size of the ONT is estimated from photometric data. If necessary, the ground-based complex transmits to the SODA-2 spacecraft an adjusted observation program for target designation. If the specified orbit of the body is not collisional, the ONT observations cease.
5. Наблюдения ОНТ, находящегося на орбите близкой к столкновительной, продолжаются вплоть до его приближения к Земле. Наземный научный комплекс периодически выдает уточненную информацию об области вероятного входа в атмосферу, районе падения, размере тела. Наблюдения прекращаются примерно за 3-4 часа до столкновения с Землей, поскольку тело оказывается слишком близко к Земле и входит в тень от маски. Для столкновительных тел наземный комплекс выдает сигнал об угрозе столкновения тела с Землей и окончательную информацию об области вероятного входа в атмосферу, размере тела. Программными средствами наземного комплекса, позволяющими рассчитать движение и эволюцию (разрушение) тела в атмосфере, определяются важные для уменьшения ущерба параметры: границы района падения, высота и энергия взрыва и т.д. Вся эта информация передается в уполномоченную организацию (например, ЦУКС МЧС).5. Observations of ONT, located in orbit close to the collisional, continue until it approaches the Earth. The ground-based scientific complex periodically provides updated information about the area of probable atmospheric entry, the area of impact, and body size. Observations stop about 3-4 hours before the collision with the Earth, because the body is too close to the Earth and enters the shadow of the mask. For collision bodies, the ground-based complex gives a signal about the threat of a collision of the body with the Earth and the final information about the area of probable entry into the atmosphere, body size. The ground-based complex software that allows you to calculate the movement and evolution (destruction) of the body in the atmosphere determines the parameters important for reducing damage: the boundaries of the area of impact, the height and energy of the explosion, etc. All this information is transmitted to an authorized organization (for example, the MCC of the Ministry of Emergencies).
Для определения зоны видимости ОНТ использовался критерий С/Ш>9. Для вычисления отношения С/Ш при наблюдениях ОНТ необходимо учитывать следующие параметры:To determine the zone of visibility of the ONT, the criterion S / N> 9 was used. To calculate the S / N ratio when observing ONT, it is necessary to take into account the following parameters:
- размер и альбедо ОНТ, фазовый угол, расстояние до Солнца и до наблюдателя;- ONT size and albedo, phase angle, distance to the Sun and to the observer;
- основные характеристики телескопа и детектора;- the main characteristics of the telescope and detector;
- фоновую засветку - зодиакальный свет, рассеянный свет в телескопе;- background illumination - zodiacal light, diffused light in a telescope;
- время экспозиции;- exposure time;
- смаз изображения из-за движения ОНТ и телескопа.- image blur due to the movement of the ONT and the telescope.
Приведенные ниже результаты расчетов зон видимости получены для широкоугольного телескопа с апертурой 0.3 м и масштабом изображения 1.8 угл.с/пиксель. В качестве детектора использован современный КМОП-детектор с обратной засветкой, квантовым выходом 90%, шумом считывания 1е-. Время экспозиции -4 с. The results of calculations of visibility zones given below were obtained for a wide-angle telescope with an aperture of 0.3 m and an image scale of 1.8 angular s / pixel. As a detector, a modern CMOS detector with backlight, a quantum yield of 90%, readout noise 1e - is used . Exposure time -4 s.
Как показывают расчеты, чувствительность телескопа достаточна для обнаружения ОНТ на расстояниях вплоть до 2 млн. км. Предложенный комплекс технических решений будет обнаруживать практически все тела, приходящие с дневного неба, и некоторую часть тел, приходящих с ночного.As calculations show, the sensitivity of the telescope is sufficient to detect ONT at distances up to 2 million km. The proposed set of technical solutions will detect almost all bodies coming from the daytime sky, and some of the bodies coming from the night sky.
Предполагается использовать зеркально-линзовые телескопы, установленные на стабилизированной по трем осям платформе.It is supposed to use mirror-lens telescopes mounted on a platform stabilized along three axes.
Для перенаведения телескопов с целью формирования оптического барьера, а также для сопровождения ОНТ перед каждым телескопом будет установлено полноапертурное поворотное зеркало с углом прокачки не менее 45° по обеим осям, что обеспечит просматриваемую область в 90°. Необходимость использования подвижного зеркала для перенаведения телескопа диктуется высоким темпом обзора оптического барьера: необходимо перенаводить телескоп примерно каждые 8 с. Обеспечить перенаведение массивного КА или достаточно массивного телескопа относительно платформы КА с таким высоким темпом и обеспечить быстрое успокоение КА на уровне 1 угл.с. практически невозможно. Единственный выход в данном случае - использование поворотного облегченного полноапертурного зеркала с компенсацией момента вращения. Данный узел является одним из ключевых.To transfer the telescopes in order to form an optical barrier, as well as to accompany the ONT, a full-aperture swivel mirror will be installed in front of each telescope with a pumping angle of at least 45 ° along both axes, which will provide a 90 ° viewing area. The need to use a movable mirror to reposition the telescope is dictated by the high rate of view of the optical barrier: it is necessary to reposition the telescope approximately every 8 s. To ensure the retraction of a massive spacecraft or a sufficiently massive telescope relative to the spacecraft platform with such a high pace and to ensure the quick reassurance of the spacecraft at the level of 1 arc almost impossible. The only way out in this case is the use of a rotary lightweight full-aperture mirror with torque compensation. This site is one of the key.
Основные параметры одного из проработанных вариантов телескопа и платформы для проекта СОДА-2:The main parameters of one of the developed options for the telescope and platform for the SODA-2 project:
- апертура 30 см;- aperture of 30 cm;
- поле зрения 3°;- field of
- точность наведения (центра кадра) не хуже 0.1 градуса;- the accuracy of guidance (center of the frame) is not worse than 0.1 degrees;
- угол прокачки подвижного зеркала не менее +/-23° по обеим осям;- the pumping angle of the movable mirror is not less than +/- 23 ° along both axes;
- свободный угол бленды 90°×90°;- the free angle of the hood 90 ° × 90 °;
- время перенаведения не более 3 с;- retraction time no more than 3 s;
- ресурс механизма подвижки зеркала 20 млн. перенаведений;- the resource of the mechanism for moving the mirror of 20 million readings;
- типовая экспозиция 4 с;- typical exposure 4 s;
- проницающая сила V=17m;- penetrating force V = 17 m ;
- масса одного телескопа 20-30 кг.- the mass of one telescope is 20-30 kg.
В качестве фотоприемного устройства могут быть использованы современные широкоформатные ПЗС- или (лучше) КМОП- детекторы с функцией электронного затвора. Электронный затвор и малое время считывания необходимы из-за высокого темпа и большого количества кадров (20 млн. кадров за 5 лет). Основные требования к фотоприемному устройству для широкоугольного телескопа проекта СОДА-2:As a photodetector, modern wide-format CCD or (better) CMOS detectors with electronic shutter function can be used. An electronic shutter and a short reading time are necessary because of the high tempo and a large number of frames (20 million frames in 5 years). Basic requirements for a photodetector for a wide-angle telescope of the SODA-2 project:
- размер фоточувствительной области ~60×60 мм;- the size of the photosensitive region ~ 60 × 60 mm;
- формат не менее 4k×4k;- format not less than 4k × 4k;
- электронный затвор;- electronic shutter;
- спектральный диапазон 400-700 нм;- spectral range 400-700 nm;
- квантовый выход >80%;- quantum yield> 80%;
- время считывания <2 с;- reading time <2 s;
- шум считывания <8 е-.- read noise <8 e - .
В качестве базового варианта предлагается использовать перспективный радиационно-стойкий КМОП-детектор GSENSE6060BSI китайской компании Gpixel (формата 6k×6k, размер пикселя 10 мкм, шум считывания 2 е- СКО, время считывания 1 с, квантовый выход более 90%) и электронный затвор. В качестве альтернативы можно использовать существующий ПЗС-детектор с кадровым переносом E2V CCD 282 формата 4k×4k, размер пикселя 15 мкм или мозаику из двух перспективных КМОП-детекторов E2V CIS 113 формата 4.5k×2k, размер пикселя 16 мкм.It is proposed to use the perspective radiation-resistant CMOS detector GSENSE6060BSI of the Chinese company Gpixel (format 6k × 6k,
Возможности представленного изобретения позволяют обнаружить в течение 5 лет не менее 3000 астероидов размером более 10 м, сближающихся с Землей со стороны Солнца. Эти данные будут иметь большое значение для фундаментальной науки (исследований динамики малых тел Солнечной системы). Ожидается, что за 5-10 лет работы проекта СОДА-2 будет обнаружено несколько (консервативная оценка - два) опасных тела на столкновительной орбите, для которых будет заблаговременно (не менее чем за 4 ч, в среднем за 10 часов) и с достаточной точностью будет определена точка входа в атмосферу Земли. Событий, требующих принятия мер предосторожности, будет существенно больше.The capabilities of the present invention allow to detect for 5 years at least 3000 asteroids larger than 10 m, approaching the Earth from the side of the Sun. These data will be of great importance for fundamental science (studies of the dynamics of small bodies in the solar system). It is expected that over the 5-10 years of the SODA-2 project, several (conservative estimate - two) dangerous bodies in collisional orbit will be detected, for which they will be in advance (at least 4 hours, on average 10 hours) and with sufficient accuracy the entry point into the Earth’s atmosphere will be determined. There will be significantly more events requiring precaution.
ЛИТЕРАТУРА.LITERATURE.
1. https://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/main/index.html1. https://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/main/index.html
2. http://www.spitzer.caltech.edu/mission2.http: //www.spitzer.caltech.edu/mission
3. https://sohowww.nascom.nasa.gov/3. https://sohowww.nascom.nasa.gov/
4. https://www.nasa.gov/mission_pages/WISE/main/index.html#.VCsyTPldUzI4. https://www.nasa.gov/mission_pages/WISE/main/index.html#.VCsyTPldUzI
5. http://www.neossat.ca/5.http: //www.neossat.ca/
6. http://sci.esa.int/gaia/6.http: //sci.esa.int/gaia/
7. Способ картографирования небесной сферы и космический аппарат для его осуществления (патент РФ №2014252).7. A method of mapping the celestial sphere and a spacecraft for its implementation (RF patent No. 2014252).
8. Способ обзора небесной сферы с космического аппарата для наблюдения небесных объектов и космическая система обзора небесной сферы для наблюдения небесных объектов и обнаружения тел солнечной системы, реализующая указанный способ (патент РФ №2517800).8. A method for viewing the celestial sphere from a spacecraft for observing celestial objects and a space system for observing the celestial sphere for observing celestial objects and detecting bodies of the solar system, which implements this method (RF patent No. 2517800).
9. Б.М. Шустов, А.С. Шугаров, С.А. Нароенков, М.Е. Прохоров, «Астрономические аспекты космических угроз: новые задачи и подходы к проблеме астероидно-кометной опасности после челябинского события 15 февраля 2013 г», Астрономический журнал, 2015, том 92, №10, с. 867-880.9. B.M. Shustov, A.S. Shugarov, S.A. Naroenkov, M.E. Prokhorov, “Astronomical aspects of space threats: new tasks and approaches to the problem of asteroid-comet hazard after the Chelyabinsk event of February 15, 2013”, Astronomical Journal, 2015, Volume 92, No. 10, p. 867-880.
10. Д.У. Данхэм, Х.Дж. Рейтсема, Э.Лу, Р. Арентц, Р. Линфилд, К. Чапмэн, Р. Фаркуар, А. Ледков, Н. Эйсмонт, Е. Чумаченко, «Метод предупреждения столкновения малых астероидов с Землей», Астрономический Вестник, 2013, том 47, №4, с. 341-351.10. D.U. Dunham, H.J. Reitsem, E. Lu, R. Arentz, R. Linfield, C. Chapman, R. Farquhar, A. Ledkov, N. Aismont, E. Chumachenko, “A method for preventing collisions of small asteroids with the Earth”, Astronomical Bulletin, 2013, vol. 47, No. 4, p. 341-351.
11. Б.М. Шустов, С.А. Нароенков, Е.В. Ефремова, «О населенности околоземного пространства опасными небесными телами», Астрономический вестник, 2017, том 51, №1, с. 44-50.11. B.M. Shustov, S.A. Naroenkov, E.V. Efremova, “On Near-Earth Population by Dangerous Celestial Bodies”, Astronomical Bulletin, 2017, Volume 51, No. 1, p. 44-50.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017146575A RU2675205C1 (en) | 2017-12-28 | 2017-12-28 | Approaching earth from the daytime sky dangerous celestial bodies detection method and the soda-2 space system for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017146575A RU2675205C1 (en) | 2017-12-28 | 2017-12-28 | Approaching earth from the daytime sky dangerous celestial bodies detection method and the soda-2 space system for its implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2675205C1 true RU2675205C1 (en) | 2018-12-17 |
Family
ID=64753350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017146575A RU2675205C1 (en) | 2017-12-28 | 2017-12-28 | Approaching earth from the daytime sky dangerous celestial bodies detection method and the soda-2 space system for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2675205C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112817233A (en) * | 2021-01-06 | 2021-05-18 | 青岛科技大学 | Small celestial body detector flying-around segment orbit tracking control method based on iterative learning control |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2014252C1 (en) * | 1991-06-28 | 1994-06-15 | Научно-производственное объединение им.С.А.Лавочкина | Method of mapping the celestial sphere and spacecraft for its realization |
| RU2517800C1 (en) * | 2012-12-17 | 2014-05-27 | Открытое акционерное общество "Корпорация космических систем специального назначения "Комета" | Method of coelosphere coverage from space craft for surveillance of celestial bodies and coelosphere coverage space system for surveillance of celestial bodies and detection of solar system bodies to this end |
| US8967548B2 (en) * | 2011-12-06 | 2015-03-03 | Altius Space Machines | Direct to facility capture and release |
| RU2573509C1 (en) * | 2014-08-06 | 2016-01-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт машиностроения" (ФГУП ЦНИИмаш) | Monitoring of asteroid-comet danger |
| RU2610066C1 (en) * | 2015-12-30 | 2017-02-07 | Открытое акционерное общество "Корпорация космических систем специального назначения "Комета" | Space system for viewing celestial sphere for observing celestial objects and detecting celestial bodies - asteroids and comets - hazardous for earth |
-
2017
- 2017-12-28 RU RU2017146575A patent/RU2675205C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2014252C1 (en) * | 1991-06-28 | 1994-06-15 | Научно-производственное объединение им.С.А.Лавочкина | Method of mapping the celestial sphere and spacecraft for its realization |
| US8967548B2 (en) * | 2011-12-06 | 2015-03-03 | Altius Space Machines | Direct to facility capture and release |
| RU2517800C1 (en) * | 2012-12-17 | 2014-05-27 | Открытое акционерное общество "Корпорация космических систем специального назначения "Комета" | Method of coelosphere coverage from space craft for surveillance of celestial bodies and coelosphere coverage space system for surveillance of celestial bodies and detection of solar system bodies to this end |
| RU2573509C1 (en) * | 2014-08-06 | 2016-01-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт машиностроения" (ФГУП ЦНИИмаш) | Monitoring of asteroid-comet danger |
| RU2610066C1 (en) * | 2015-12-30 | 2017-02-07 | Открытое акционерное общество "Корпорация космических систем специального назначения "Комета" | Space system for viewing celestial sphere for observing celestial objects and detecting celestial bodies - asteroids and comets - hazardous for earth |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112817233A (en) * | 2021-01-06 | 2021-05-18 | 青岛科技大学 | Small celestial body detector flying-around segment orbit tracking control method based on iterative learning control |
| CN112817233B (en) * | 2021-01-06 | 2022-04-01 | 青岛科技大学 | Small celestial body detector flying-around segment orbit tracking control method based on iterative learning control |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shell | Optimizing orbital debris monitoring with optical telescopes | |
| US7349804B2 (en) | Daytime stellar imager | |
| Gehrels | Scanning with charge-coupled devices | |
| Yunpeng et al. | Review on strategies of space-based optical space situational awareness | |
| Landis et al. | Advances in planetary defense in the United States | |
| Lupo et al. | Lighthouse: A spacebased mission concept for the surveillance of geosynchronous space debris from low earth orbit | |
| RU2675205C1 (en) | Approaching earth from the daytime sky dangerous celestial bodies detection method and the soda-2 space system for its implementation | |
| US20180017394A1 (en) | Planetary Surveillance System | |
| Potter | Ground-based optical observations of orbital debris: A review | |
| Bisikalo et al. | Perspectives for Distributed Observations of Near-Earth Space Using a Russian–Cuban Observatory | |
| Shugarov et al. | Space system for detecting hazardous celestial bodies approaching earth from the daytime sky (SODA) | |
| Fuse et al. | Space-based observation of lunar impact flashes | |
| Sampson et al. | Hiding in plain sight: observing objects in low lunar orbit and the L2 dark cone from a lunar surface observatory Jeffrey E. Van Cleve, Anna Lawitzke, Emily MacAnlis, Jacob D. Griesbach, Melissa | |
| RU2610066C1 (en) | Space system for viewing celestial sphere for observing celestial objects and detecting celestial bodies - asteroids and comets - hazardous for earth | |
| Haarlammert et al. | Threat detection, identification, and optical counter measures for space-based applications | |
| US20230419506A1 (en) | System for detecting the path of moving objects | |
| Wainscoat et al. | Using Precision Astrometry to Recover Near-Earth Object Candidates | |
| Manresa Ortiz | Feasibility study of space debris detection by small optical telescopes | |
| Shugarov et al. | On the concept of a low-cost space system for detecting hazardous celestial bodies | |
| Schildknecht et al. | Techniques for optical observations of space debris-performance tests with the new 1 meter Zimmerwald telescope | |
| McGraw et al. | Multiple observing modes for wide-field optical surveillance of GEO space | |
| Wawrzaszek et al. | Possible use of the'Pi of the Sky'system in a space situational awareness program | |
| Halsio | Extrasolar planets: detection methods and observational campaigns | |
| Shustov et al. | System of observation of day-time asteroids (SODA) | |
| Schanne et al. | The ECLAIRs micro-satellite mission for gamma-ray burst multi-wavelength observations |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191229 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20201119 |