Виртуальный интерферометр: от грубого до высокоточного режима управления


Авторы

Френкель Р. *, Пирсон Л. **, Зевенит Ж. ***

Thales Alenia Space, Франция

*e-mail: roland.frenkiel@thalesaleniaspace.com
**e-mail: laurent.pirson@thalesaleniaspace.com
***e-mail: jean-baptiste.thevenet@thalesaleniaspace.com

Аннотация

Программы по созданию виртуального интерферометра путем размещения аппаратуры на нескольких спутниках позволят осуществить наблюдение глубокого космоса с ранее недостижимой точностью, однако при этом потребуется высокоточное управление группировкой спутников. Одна из таких программ – программа DARWIN, реализуемая Европейским Космическим Агентство (ESA), предназначена для обнаружения экзопланет и определения их характеристик. В настоящей статье обсуждаются различные вопросы управления: от использования замкнутого контура управления на этапе развертывания группировки до режима точного управления оптической разностью хода в ходе научных экспериментов.
В статье рассмотрен навигационный блок, работа которого обеспечивается радиочастотными датчиками, а также режимы, разработанные для грубого управления группировкой спутников с целью избежать столкновений и восстановления группировки после соударения спутников. Радиочастотная система, разрабатывается компанией TAS по заказу Французского Космического Агентства (CNES). Функциональные задачи радиочастотной подсистемы следующие: грубое определение относительного положения спутников, а также обеспечение межспутниковой связи, необходимой для высокоточного режима управления. Дальность действия подсистемы составляет 30 км, однако ожидается улучшение данной характеристики до 100 км. Радиочастотная подсистема имеет две частоты и три режима функционирования. Определение относительного положения спутников в грубом режиме производится во всех направлениях и основывается на измерениях интенсивности излучения от нескольких антенн, размещенных на спутниках. Режим интерферометра (до нарастания неопределенности) позволяет измерить сдвиг фазовой дорожки и обеспечивает среднюю точность в выбранном направлении. Режим интерферометра (после нарастания неопределенности) позволяет измерить несущую фазу и обеспечивает точность после выполнения маневра равную 1 см по межспутниковому расстоянию и 1 градусу по линии визирования. Для реализации этих режимов требуется три антенны, формирующие два ортогональных базиса. Для реализации режима избегания столкновений и перестроения группировки используется грубый радиочастотный режим управления. Режим избегания столкновений реализуется путем децентрализации группировки для обеспечения ее устойчивости к ошибкам управления, в то время как в режиме перестроения выбирается некоторый центральный спутник для наилучшей координации. Режимы универсальны при выполнении любых задач группировки.
В статье также дано описание конфигурации группировки программы DARWIN, получившей название EMMA, разработанной компанией TAS. Управление программой DARWIN состоит помимо радиочастотного из двух дополнительных режимов. Второй режим управления, основанный на грубых оптических измерениях и точных метрологических измерениях, функционирующий за счет ионного или электромагнитного двигателя, приводит в движение спутники относительно спутника сведения и, таким образом, влияет на геометрию группировки. Третий режим управления осуществляет балансировку группировки за счет увеличения оптической длины пути и оптической линии запаздывания и изменения ориентации с помощью корректирующих зеркал, основанных на пьезо-приводах. Совместное использование режимов управления позволяет удовлетворить требования  по оптической разности хода менее 1 нм.

Ключевые слова:

Высокоточное управление, группировка ИСЗ, виртуальный интерферометр, относительное движение спутников, управление


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2021

Вход