Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 4 - 1978 г. (1151803), страница 33
Текст из файла (страница 33)
В США ответственность за выполнение основных задач по наблюдению за космическим пространством и за составление каталога космических объектов была возложена в начале 60-х годов на командование противовоздушной обороны Северной Америки (ХО(!АΠ— Ног(п Ащег(сап и!г Ое!епсе Сош!папд), хотя одновременно продолжали существовать специализированные системы для довлетворения нужд отдельных потребителей. оличесгво находящихся в космическом пространстве искусственных объ.
ектов увеличилось к !968 г, приблизительно до !200. Около 250 из них были спутниками, а остальные фрагментами или осколками, т. е. использованными при запуске,НСЗ корпусами ракет, обтекателями, механизмами катапультирования и пр. Количество и распределение этих осколков может создать основные трудности при проектировании некоторых типов систем наблюдения. На рис. 1 приведено типичное распределение заселенности космического пространства по высоте апогея для различных наклонений плоскости орбиты к эквитору.
Заселенность космического пространства и ее распределение непрерывно меняются вследствие разрушения старых и ввода новых объектов. Количество и метод использования данных, а также уровень развития техники ко времени разработки оказывают решающее влияние на выбор определенных типов РЛС для систем наблюдения за спутниками. Некоторые большие системы наблюдения развивались в течение многих лет (в ряде случаев иа начальном этапе использовались РЛС, предназначенные для других целей], вследствие чего в них применяется самая разнообразная радиолокационная техника. Основной задачей является разработка системы, которая могла бы '! Материал этой главы содержит описание не только устройств системы наблюдения за спутниками, ио и самого процесса их разработки.
Значительная часть' материала может оказаться полезной при разработке любых больших радиолокационных систем, !33 Гл. 4. Радиолокационные станции наблюдения эа ИСЗ ддУ лету ул у/ Ф т ряд 4РР ~т Уг//Р досова лаялся, яду Рие. ц Типичное распределение ееселенности космического прострвиствп по высоте ппо гев н углу неклопени» орбиты Ь выполнять специальные задачи, а не разработка самих РЛС. Поэтому в этой главе особое внимание уделено взаимосвязи между проектированием еистемы и РЛС с упором на то влияние, которое оказывают потребности системы на выбор определенных типов РЛС и их параметров.
4.2. Системы наблюдения за спутниками Типы систем. Лля удовлетворения требований различных потребителей па выработке тех или иных данных в течение ряда лет было разработано большое количество типов систем наблюдения за спутниками и систем сопровождении. Зги системы могут быть разделены на две основные категории: !. Специализированные сети станций, рассчитанные на сопровождение какого-либо одного или нескольких типов спутников, находящихся на конкретных типах орбит. На таких спутниках обычно находятся вспомогательные устройства, облегчающие операции их обнаружения и сопровождения, благодаря чему существенно снижается стоимость и сложность средств сопровождения. Специализированные сети выполняют обычно кроме сопровождения некоторые другие функции, например прием телеметрических данных от спутника или передачу команд на спутник.
Получаемые данные обычно могут быть непосредственно использованы только организацией, управляющей спутником. Такими системами являются, например, система М(пйгасй и сеть станций системы космических полетов с экипажем на борту и, принадлежащие Национальному управлению по аэронавтике н исследованию космического пространства (ХАБА) США. 2. Универсальные системы наблюдения за космическим пространством, рассчитанные на обнаружение и сопровождение всех спутников, находящихся в пределах их дальногти действия, и выдачу полученных данных (разного типа) многим потребителям, например военному командованию, ученым и пр.
Такие системы не рассчитаны на какие-либо вспомогательные средства на спутниках, облегчающие их обнаружение, и поэтому могут обнаруживать и сопро- и Маппеб Брасе РИя)т( Хе(мог)сз. 134 4.2. Системы наблюдения за слутникалл вождать также и неизлучаюшие спутнинн и осколки. Обычно они не собирают телеметричесних данных и не передают команл на спутнини. Примером такой системы является сеть РЛС Зрасе1гагй, управляемая США в кооперацив с Канадой и Англией.
Лаже если бы различные специализированные сети были в состоянии собирать ланные о всех излучаюших спутниках, необходимость в универсальной сети наблюдения не отпала бы для сопровождения спутников, прекративших по той или иной причине работать, и для сопровождения 'осколков.
Были отдельные случаи, когда спутник н (или) третья ступень взрывались, и иа орбиты выводилось несколько сот обломков. Универсальные системы должны иногда выполнять кроме обнаружения н опрелеления параметров орбиты еше две дополнительные функции. Одной из ннх янляется сопровождение с очень высокой точностью (значительно превышаюшей точность, необходимую для составления каталога космических аппаратов), ноторое может потребоваться для встречи обьектов иа орбите и их стыковки, для вычисления момента возможного разрушения больших объектов, которые должны вернуться в атмосферу неповрежденными, либо для целей картографии и навигации.
Второй функцией является определение радио. локационных признаков цели, т. е. оценка размеров спутника, его формы и ско. рости кувыркания по изменению ЭПР цели во времени. Орбитальная механика. За исключением этапа взлета с работаюшим двигателем все спутники и баллистические ракеты следуют в космическом пространстве по расчетным траекториям, определяемым в первом приближении законами Кеплера [1].
Возможность расчете зтих орбит используется для определения требуемого расположения н зоны обзора различных средств выработки данных и минимизации требуемых параметров. При разработке систем маневрирование спутников может (за исключением особых случаев) не учитываться, так как бблыная часть объектов на орбите не маневрирует вообще, а маневрирование немногочисленных спутников, осушествляюших зто изредка (например, при стыковке), либо повторна, илн на длительный срок, например для поддержания положения станции в случае зкваториального синхронного спутника, производится в крайне незначительных пределах.
Частые н большие изменения траектории требуют ббльшей энергии (и, следовательно, горючего), чем можно обеспечить на орбите при современном состоянии техники. Заноны Кеплера справедливы только для двух тел, силн между которыми являются центральнымн и взаимное притяжение которых обратно пропорционально квадрату расстояния. Оба тела должны являться точечными массами либо распределение масс должно быть сферически симметричным. Спутники Земли, масса ноторых чрезвычайно мала по сравненнк) с массой Земли, подчиняются следующим законам: 1) каждое тело движется по орбите, имеющей форму сечения конической поверхности с одним из фокусов в певтре Земли; 2) рааиус-вектор, направленный из фокуса в центре Земли к орбите, описывает равные плошади в равные интервалы времени; 3) нвадраты периодов обрашения орбитальных объектов пропорциональ.
ны их средним расстояниям от Земли. Форма орбиты определяется сноростью и направлением движения в конце этапа полета с работаюшим двигателем. Орбита является круговой нли ъалиптической, если зксцентриснтет (см. ниже) меньше единицы, и параболической илн гиперболической, если зксцентриснтет равен илн больше единипы. Орбиты космических объектов несколько отклоняются от рассчитанных по законам Кеплера в силу ряда возмущающих факторов. Главные нз них, а танже оказываемое нмн влниние, приведены ниже. !.
Асферичность Земли. Земля являетси сплюснутым сфероилом, у которого полярный радиус на 21 км короче зкваториальиого н который имеет слегка грушевидную форму, Кроме того, местные колебания плотности влияют на гравитационную постоянную. Главным следствием етого является медленное 133 Гл.
4. Радиолокационные станции наблюдения зи ИСЗ вращение плоскости орбиты и медленное вращение положения перигея в плоскости орбиты. 2. Совокупное влияние нескольких тел. Лля спутников, находящихся на неболыпих расстояниях от Земли, следует учитывать только гравитационное притяжение Земли. Однако при достаточно большом апогее спутника уже нельзя пренебрегать гравитационным притяжением Луны и Солнца, так как его движение становится достаточно сложным и решение уравнений движения в замкнутой форме неизвестно. Влияние этого фактора становится заметным, ногда апогей превышает 40000 км, и имеет значение только дли небольшого класса спутников и зондов для исследования Луны и Солнца. 3.
Сопротивление атмосферы. Хотя атмосфера по земным стандартам является почти идеальным вакуумом на относительно больших расстояниях от Земли, тем не менее она достаточно плотна для оказании небольшого сопротивления космическим объектам. Вследствие этого высота нх постепенно непрерывно уменьшается, пока торможение не возрастет настолько, что объект не сможет оставаться на орбите. Минимальная высота, на которой объект может находиться на орбите в течение достаточно большого числа оборотов, составляет 150 †2 км и зависит от размеров, формы и массы объекта. 4. Электромагнитные эффекты и солнечная радиация. Обычно ими можно пренебречь.
Но есть особые случаи значительных возмущений орбиты из-эа солнечной радиации, например надувной ИСЗ «Есйо-1!», который имел очень большие размеры и был очень легким. Хотя эти возмущения должны учитываться в работах, требующих большой точности, как, например, при расчетах будущего положения спутника. ррла а Рнс. П. Опрелелепне орнентнннн плосностн орбиты (а) н плрннетроп н плоскости орби- ты (б). в навигации и пр., они достаточно малы по сравнению с кеплеровыми силами, так что обычно разработчик РЛС может не принимать их во внимание, если только онн не влияют на размещение, зону обзора и мощность РЛС. Кеплерова орбита определяется шестью независимыми постоянными (элементами орбиты>.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
