Численный анализ эффективности применения ретрорефлектора нового типа при лазерной локации космических аппаратов

Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ


Авторы

Анжеуров А. С.1*, Денисова И. П.1*, Костиков Ю. А.2*, Пасисниченко М. А.3

1. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4
2. Институт общеинженерной подготовки (Институт № 9),
3. Компания «СИБИНТЕК» , Загородное шоссе, 1, стр. 1, Москва, 117152, Россия

*e-mail: kaf.pmitet.mai@yandex.ru

Аннотация

Построена математическая модель лазерной локации космического аппарата, оснащенного ретрорефлектором нового типа, у которого за счет изменения технологии изготовления максимум кольцевой диаграммы направленности отраженного светового импульса смещен на 1, 2 угловой секунды относительно центрального луча. Проведенный численный анализ показал, что для достижения наиболее благоприятных условий лазерной локации такая величина смещения недостаточна. Из результатов численных расчетов следует, что для высокоорбитальных космических аппаратов (высота орбиты от 6000 км до 34000 км) максимум кольцевой диаграммы направленности должен быть смещен примерно на 5 угловых секунд, а для низкоорбитальных аппаратов (высота орбиты от 300 км до 550 км) примерно на 9,7 угловой секунды.

Ключевые слова:

ретрорефлектор, низкоорбитальный космический аппарат, высокоорбитальный космический аппарат, лазерная локация, максимум интенсивности

Библиографический список

  1. Manuel Salvoldi, Daniel Choukroun. Intersatellite Laser Ranging and Attitude Robust Measurement Planning // AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference, San Diego, California, USA, 2016, available at: https://doi.org/10.2514/6.2016-2094

  2. Filippo Ales, Peter F. Gath, Ulrich Johann, and Claus Braxmaier. Modeling and Simulation of a Laser Ranging Interferometer Acquisition and Guidance Algorithm // Journal of Spacecraft and Rockets, January 2014, vol. 51, no. 1 pp. 226 – 238, available at: https://doi.org/10.2514/1.A32567

  3. Paul W. Schumacher, G. Charmaine Gilbreath, Mark A. Davis, and Edward D. Lydick. Precision of Satellite Laser Ranging Calibration of the Naval Space Surveillance System // Journal of Guidance, Control, and Dynamics, September 2001, vol. 24, no. 5. pp. 925 – 932, available at: https://doi.org/10.2514/2.4829

  4. Dustin R. Buccino, Jill A. Seubert, Sami W. Asmar, and Ryan S. Park. Optical Ranging Measurement with a Lunar Orbiter: Limitations and Potential // Journal of Spacecraft and Rockets, May 2016, vol. 53, no. 3, pp. 457 – 463, available at: https://doi.org/10.2514/1.A33415

  5. Michael E. Hough. Precise Orbit Determination Using Satellite Radar Ranging // Journal of Guidance, Control, and Dynamics, July 2012, vol. 35, no. 4, pp. 1048-1058. available at: https://doi.org/10.2514/1.56873

  6. Брумберг В.А. Релятивистская небесная механика. – М.: Наука, 1972. – 382 с.

  7. Останина М.В., Пасисниченко М.А., Ростовский В.С. Математическое моделирование релятивистского эффекта при лазерной локации искусственных спутников Земли // Вестник Московского университета. Физика. Астрономия. 2013. № 6. С. 42 – 46.

  8. Денисов М.М., Денисова И.П., Пасисниченко М.А. Математическое моделирование движения отраженных импульсов по поверхности Земли при лазерной локации космических аппаратов, находящихся на круговых орбитах // Электромагнитные волны и электронные системы. 2016. Т. 21. № 4. С. 3 – 10.

  9. Degnan John. Presentation and Paper from ILRS Technical Laser Workshop // Satellite, Lunar and Planetary Laser Ranging: Characterizing the Space Segment. INFN-LNF. Frascatti, Italy, November 05–09, 2012.

  10. Мурашкин В.В., Садовников М.А., Соколов А.Л., Шаргородский В.Д. Исследование диаграммы направленности уголковых отражателей с различным покрытием граней // Электромагнитные волны и электронные системы. 2011. Т. 16. № 3. С. 47 – 50.

  11. Самарский А.А. Введение в численные методы. – М.: Наука, 1997. – 239 с.

  12. Самарский А.А. Численные методы и вычислительный эксперимент. – М.: Наука, 1998. – 518 с.

  13. Дубошин Г.Н. Небесная механика. – М.: Наука, 1968. – 799 с.

  14. Shatina A.V., Sherstnyov E.V. Satellite motion in the gravitational field of a viscoelastic planet with a core // Cosmic Research. 2015. Vol. 53, no. 2, pp. 163 – 170.

  15. Денисов М.М. Закон отражения лазерного импульса от ретрорефлектора, установленного на космическом аппарате // Электромагнитные волны и электронные системы. 2010. Т. 15. № 4. С. 33 – 38.

  16. Семенов В.Ф., Сизенцев Г.А., Сотников Б.И., Сытин О.Г. Система орбитального освещения приполярных городов // Известия РАН. Энергетика. 2006. № 1. С. 21 – 30.

  17. Старовойтов Е.И. Выбор металлизации для отражателей космической системы орбитального освещения поверхности Земли // Труды МАИ. 2017. № 94. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=81048

  18. Денисов М.М., Денисова И.П. Единая параметризация для трех типов баллистических траекторий // Труды МАИ. 2016. № 85. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=67511

  19. Denisov V.I., Denisov M.M. Mathematical Modeling of Angular Distortions in Laser Ranging of the RadioAstron Satellite // Computational Mathematics and Mathematical Physics. 2008. Vol. 48. Issue 8, pp. 1418 –1427.

  20. Эйнштейн А. Собрание научных трудов. – М.: Наука, 1965. Т. 2. – 878 с.

  21. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория поля. – М.: Наука, 1988. – 512 с.

  22. Ashby N., Bertotti B. Relativistic effects in local inertial frames // Physical Review. 1986, vol. 34, no. 8, pp. 2246 – 2258.


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход