Способ определения координат звезд звездным датчиком, установленным на космическом аппарате, при каталогизации звездного неба

 

Изобретение может быть использовано при составлении звездных каталогов. Цель изобретения - повышение точности измерения и сокращение энергозатрат. Это достигается путем измерения координат звезд с космического аппарата с пассивной системой ориентации, для чего ориентируют его продольную ось на солнце, вращая космический аппарат с известной скоростью относительно продольной оси. Координаты звезд измеряют в приборной системе координат , с помощью, например, звездных датчиков , причем измерение координат пары звезд производят последовательно, а при измерении координат первой звезды дополнительно и многократно измеряют координаты не менее двух звезд с фиксацией моментов измерения. Уточнив параметры углового положения космического аппарата , корректируют положение приборной системы координат относительно каталожной. 2 ил, (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э G 01 С 21/24, 21/00

ГОСУДАРСТВЕН.ЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.k (21) 4608768/22 (22) 02.12.88 (46) 15.06.91. Бюл. Ю 22 (71) Институт космических исследований AH

СССР (72) Г.А.Аванесов, Я.Л.Зиман, А,Ю.Коган, В.Н.Хейфец и В.А,Красиков (53) 521.9 (088.8) (56) Подобед В.В.. Нестеров В.В, Общая астрономия, М.: Наука. 1982. с.72-95.

Итоги науки.и техники. ИСЗ Гиппарх, М.: Наука. 1987, с.61-82. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ

ЗВЕЗД ЗВЕЗДНЫМ ДАТЧИКОМ, УСТАНОВЛЕННЫМ НА КОСМИЧЕСКОМ AllflAPATE, ПРИ КАТАЛОГИЗАЦИИ ЗВЕЗДНОГО

НЕБА (57) Изобретение может быть использовано при составлении звездных каталогов. Цель изобретения — повышение точности измереИзобретение относится к космической технике и может быть использовано при составлении звездных каталогов с помощью измерительных средств, установленных на космических аппаратах (КА).

Цель изобретения — повышение точности измерения и сокращение энергозатрат.

На фиг.1 приведен пример реализации предложенного способа; на фиг.2 — расположение полей зрения трех звездных датчиков.

Устройство, реализующее способ, содержит, например, три измерительных прибора — звездных датчика 1, 2 и 3, соединенных через блок 4 обработки информации с вычислительным блоком 5. Поля зрения звездных датчиков пространственно

ЯУ 165632а А1 ния и сокращение энергозатрат. Зто достигается путем измерения координат эвезд с космического аппарата с пассивной системой ориентации, для чего ориентируют его продольную ось на солнце, вращая космический аппарат с известной скоростью относительно продольной оси. Координаты эвезд измеряют в приборной системе координат, с помощью, например, звездных дат.чиков, причем измерение координат пары эвезд производят последовательно, а при измерении координат первой звезды дополнительно и многократно измеряют координаты не менее двух звезд с фиксацией моментов измерения. Уточнив параметры углового положения космического аппарата, корректируют положение приборной системы координат относительно каталожной.

2 ил, разнесены и расположены так, что при сканировании в пространстве эа счет вращения носителя КА просматривают пояс, ширина которого равна трем диаметрам поля зрения датчика.

Вектор угловой скорости КА определяется в соответствии с дифференциальным уравнением

Q° - QC

О -ц» а„ » ц -б х я

ы а„о

". "— знак дифференцирования во еремени; где ai- вектор угловой скорости КА отнесенный к связанным с ним осям;

1656323

I — тензор инерции КА;

0 — матрица перехода от связанной к базовой инерциальной системе координат (СК);

M — вектор момента внешних сил в свя- 5 эанной системе координат (СК);

1 — вектор параметров стабилизирующей системы.

Измеряемая величина

81изм - Q* Q (l) 8!абс 10 где 0* — матрица перехода от связанной

Системы координат к системе измерительного прибора (ИП);

Ьизм — координаты орта i-й звезды в приборной СК; .15

Б!абс КООрдИНЭТЫ Орта I-й ЗВЕЗДЫ В инерциальной СК.

Определяются следующие параметры движения КА:

Й(то) = гоо, Q (то) = 0o — начальные усло- 20 вия;

I, и- параметры динамической модели, О* — геометрические параметры ИП.

Вычисляются на момент ti матрицы

0 = 0* 0 (ci). 25

Оценка абсолютного положения звезды

Syaco = (Q* Q() Я изм.

Оценка угла между звездами $1 Q:

О) 1 p = аГССО$ (Qq абс SQ абс)

Например, для КА, снабженного демпфером и стабилизирующим устройством, имеем:

Ар+(с+ь) р-- (р -p)+rn j,у у" j°.

Ьф+(й-с) р = зЕ(о,. -л) гл,(у g у ), С (S-A)qr =ж(- )» г,(,, а); 35

Е = Ж(р-p ) Е(-q.r », Е = (-Ч )" (P-rI )

Е г = М (г- )+ Е (р %- р();

f = г (-q $" Ю М;

4О

$ = $2% — r(i яоС, +ЯМ, ) о . - М, - oC $ - ;

t u

oc = It p-gr yg45 м И Г д17 где А, В, С вЂ” главные центральные моменты инерции КА;

Š— момент инерции демпфера; (р, q, r) — вектор угловой скорости КА в 5О связанной с КА системе координат; (р, ц, г) — вектор угловой скорости демпфера в той же системе координат; (mI, m2, mB) — вектор момента сил светового давления в той же СК;

55 к — коэффициент линейного трения в демпфере; (у, 0 r ) — направляющие косинусы наИ правления на Солнце в связанной СК; (а, d, d) — направляющие косинусы направления на Солнце в связанной нормами к плоскости гелиоцентрической орбиты КА в связанной СК; в — угловая скорость орбитального движения, Определяемые параметры

Начальные условия

I a

1 1 Мlt о .,

Параметры модели А, В, С, Е, к.

Геометрические параметры: матрица

Q* — перехода от связанной с КА системы координат к системе координат измерительного прибора.

Измеряемая величина деизм = Q* 0 Забс, ГДЕ Яабс — ЕДИНИЧНЫЙ ВЕКТОР НаПРаВЛЕНИЯ На звезду в базовой СК;

5изм — единичный вектор направления на звезду в приборной СК;

0 Ж, oC"

g р уt pн

3 I 1"

Р ji 07,.

С = (о, et .,,б6" );

p- (p,p, р");

К-(хк Г).

Расчетная ориентация приборных осей задается матрицей

Q* Q(t), Устройство работает следующим образом.

Для каталогизации звезд используют

КА,оснащенный солнечным парусом, с помощью которого обеспечивают постоянную ориентацию на Солнце продольной оси КА.

КА выводят на орбиту, не требующую коррекции и обеспечивающую пренебрегаемо малые возмущающие моменты и отсутствие эасветок телескопа, и закручивают вокруг продольной оси, На КА в поясе, приблизительно перпендикулярном направлению на

Солнце, располагают три звездных датчика и проводят кадровую телевизионную съемку участков звездного неба. При съемке в системе единого времени регистрируют моменты экспозиции. Отслеживая движение на

Солнце и перемещаясь вместе с ним в течение полугода, камеры произведут съемку всего звездного неба, определяя углы между звездами, Замена операции принудительного сканирования неба с использованием активной системы ориентации и стабилизации, в состав которой входят двигательные установ1656323

6 ки, на пассивное сканирование с параллельным определением параметров движения КА по результатам астроиэмерений позволяет создать способ астрометрической каталогизации, потенциальная точность которого выше чем у прототипа.

Кроме того, предложенный способ не требует использования активных средств, при реализации его не создается помех средствам астроиэмерений, что особенно важно при проведении высокоточных измерений для составления звездного каталога.

При этом проведение измерений координат звезд из космоса при реализации пассивного метода наведения, базой для которого служат также измерения звезд, а определяемые динамические параметры являются, sсвою очередь,,основой для измерений угловых расстояний между звездами, позволяет решить вопросы разработки и изготовления простой и надежной конструкции KA с минимальными затратами в кратчайшее время. При использовании предлагаемого способа можно отказаться от активной системы наведения, требующей затрат топлива, что существенно при таком непрерывном долгосрочном з«сперименте, Формула изобретения.

Способ определения координат звезд звездным датчиком, установленным на космическом аппарате при каталогизации звездного неба, заключающийся в том, что измеряют координаты пары известных звезд в системе координат, связанной с космическим аппаратом, и повторяют эту Qllp. рацию с другими парами звезд, погадающими з поле зрения прибора, по получен5 ным измерениям и априорно известным приближенным значениям координат звезд в системе координат каталога определяют их уточненные значения в этой системе координат с учетом координат космического

10 аппарата, отлича ющийся тем,что,с целью повышения точности измерения и сокращения энергозатрат, при измерении координат эвезд датчиком. установленным на космическом аппарате с пассивной систе15 МоА ориентации, ориентируют продольную ось космического аппарата на солнце, вра-. щают космический аппарат с известной скоростьа относительно продольной оси, измеряют координаты эвезд в приборной сис20 теме координат, центр которой расположен в плоскости, перпендикулярной продольной оси космического аппарата, при этом измерение координат пары звезд осуществляют последовательно, а при измерении ко25 ординат первой звезды дополнительно многократно измеряют координаты не менее двух звезд в приборной системе координат, фиксируют моменты измерения, по этим данным уточняют параметры углового

30 положени космического аппарата, по которым корректируют положение приборной системы координат относительно каталожной .а координату второй звезды определяют с учетом этих уточненных параметров, 35

1656323

Составитель И.,Зуевская

Техред М;Моргентал Корректор M.Äåì÷èê

Рвдактор М.Келемещ

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 2044 Тираж 328 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5