Способ предотвращения угрозы для планеты путем оценки размеров пассивных космических объектов



Способ предотвращения угрозы для планеты путем оценки размеров пассивных космических объектов

 


Владельцы патента RU 2527252:

Захарченко Владимир Дмитриевич (RU)
Коваленко Илья Геннадьевич (RU)
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к радиолокации пассивных космических объектов (КО), например крупных метеоритов и астероидов (размерами более десяти метров), которые могут представлять опасность при столкновении с Землей. Способ включает радиолокационное зондирование КО, вращающегося в процессе полета, периодической последовательностью высокоразрешающих радиосигналов наносекундной длительности. Число этих импульсов соответствует числу ракурсов КО за период его вращения, максимальный из всех периодов вращения КО вокруг его осей. Этот период определяется по повторяемости радиолокационных портретов (РЛП), дающих разрешение по дальности, равное одной десятой минимального размера КО. При этом производят многократное измерение длительности РЛП освещенной части КО. По этой длительности далее производят оценку среднего радиуса КО по половине усредненной пространственной длины сигнала РЛП и линейного размера по удвоенной величине среднего радиуса. Технический результат изобретения состоит в обеспечении достаточной точности оценки размеров пассивных КО для того, чтобы при необходимости активировать орбитальные средства космической защиты. 1 ил.

 

Изобретение относится к области радиолокации пассивных космических объектов (крупных метеоритов и астероидов) и может быть использовано при осуществлении радиолокационного обзора околоземного пространства с целью выделения космических объектов, представляющих опасность при столкновении с Землей.

Известен аналог по защите от астероидно-кометной опасности, провоцирующий разработку систем космической защиты [1]. Недостатком аналога является отсутствие оценки размеров пассивных космических объектов, исключающее возможность их селекции по степени опасности.

Известен также аналог оценки астероидно-кометной опасности [2], согласно которому космические тела размером менее 10 м обычно до поверхности Земли не долетают, сгорая в атмосфере, и опасности для планеты и населения не представляют. Недостатком известного аналога является то, что тела размером в несколько десятков метров, сгорая, способны взрываться и создавать серьезные разрушения, а объекты размером в сотни и более метров приводят к региональным, либо к глобальным катастрофам. При этом именно тела размером 50-100 метров представляют наибольшую опасность для человечества на характерном времени его существования, поскольку вероятность их столкновения с Землей выше, чем у более крупных тел, и их среднее разрушительное воздействие максимально. Таким образом, вопросы оценки размеров космических тел, пересекающих орбиту Земли, актуальны уже в настоящее время и интерес к ним по мере развития техники будет только возрастать.

Из уровня техники известен способ определения геометрических характеристик (например, диаметров) небесных тел оптической системой по их угловым размерам [3]. Недостатком оптических способов является то, что погрешность оценки линейных размеров астероидов по угловым размерам небесных тел растет пропорционально расстоянию до измеряемого объекта. Кроме того, все оптические способы при наземном базировании подвержены зависимости от состояния оптической прозрачности и турбулентности в атмосфере.

Этих недостатков лишены способы радиолокационного зондирования космического пространства, разрешение которых вдоль линии визирования определяется свойствами используемых сигналов и не зависит от расстояния до объекта.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сути является способ радиолокации пассивных космических объектов [4], традиционно использующий узкополосные радиолокационные сигналы. Однако использование указанного способа не позволяет произвести оценку линейных размеров космических объектов с необходимой точностью, ввиду недостаточного разрешения при использовании узкополосных радиосигналов.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение точности оценки линейных размеров пассивных космических объектов размером более 10 метров, представляющих угрозу для планеты и ее населения.

Указанная задача решается за счет того, что для оценки размеров астероида используются высокоразрешающие сигналы. В радиолокации высокоразрешающими называют сигналы с большой абсолютной шириной спектра Δf и с высокой средней частотой f0, имеющие большую разрешающую способность по дальности Δr≈2с/Δf<<а, где c - скорость света, а - характерные размеры объекта, отражающего сигнал [5]. При этом величина сτu, где τu - длительность сигнала, имеет смысл пространственной длины сигнала.

Эти сигналы позволяют получить радиолокационный портрет объекта - отклик x(t) на высокоразрешающий сигнал, который определяется радиальным размером rk освещенной части объекта (см. фиг.1). Для радиального размера ~5 м необходимо обеспечить разрешающую способность по дальности Δr~0.5 м, что соответствует длительности импульса (ширине автокорреляционной функции) ~ 3.5 нc.

Известно, что характерной особенностью пассивных космических объектов является их вращение из-за отсутствия сопротивления воздуха [4, 6, 7]. Поверхности объекта, отражающие зондирующий сигнал в процессе радиолокации, меняют свое взаимное положение при вращении астероида. Измеряя длительность τk=2rk/с радиолокационного портрета x(t) при различных ракурсах, возникающих при вращении, и усредняя результаты измерений, можно довольно точно оценить средний радиус космического объекта (величину r ˜ )

r ˜ c 2 1 N k = 1 N τ k , ( 1 )

где τk - длительность радиолокационного портрета при k-м измерении, N - число измерений, с - скорость света. При периодическом зондировании число N следует выбирать из условия N=TVF, где TV - период вращения астероида (~10-100 мин), определяемый по повторяемости радиолокационного портрета, F - частота повторения зондирующего сигнала, выбираемая таким образом, чтобы число измерений составляло величину N>100-1000. При наличии нескольких осей вращения следует учитывать самый большой из периодов ТV.

Способ предотвращения угрозы для планеты путем оценки размеров пассивных космических объектов состоит в следующем.

Производится зондирование космического объекта периодической последовательностью высокоразрешающих радиосигналов наносекундной длительности, обеспечивающих разрешение по дальности одной десятой части минимального размера объекта. По принятой последовательности отраженных сигналов (радиолокационных портретов) выбирается число N, определяемое по повторяемости радиолокационных портретов, и соответствующее числу ракурсов объекта за период его вращения TV, либо за самый большой из периодов при вращении объекта по нескольким осям. При этом производится многократное измерение длительности радиолокационных портретов τk (k=1, 2, …N) освещенной части космического объекта, длительности τk отраженного сигнала - радиолокационного портрета освещенной части объекта. Затем измеренные значения τk усредняются по числу измерений

τ k = 1 N k = 1 N τ k

и производится оценка среднего радиуса объекта по половине усредненной пространственной длины сигнала радиолокационного портрета r ˜ 0.5 c τ k и линейного размера L 2 r ˜ .

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет оценить размеры пассивных космических объектов с достаточной точностью и, при необходимости, активировать орбитальные средства космической защиты.

Источники информации

1. Способ отражения атаки из космоса / Болотин Н.Б. - Патент РФ №2302605 от 10.07.2007.

2. Б.М.Шустов, Л.В.Рыхлова. Астероидно-кометная опасность: научные, технические и организационные аспекты. Секция " Солнечная система" Совета РАН по космосу.

http://stp.cosmos.ru/index.php?id=1304&tx_ttnews%5btt_news%5d=581&cHash=59аае60531287d 16da6641 bf2e7259ba

3. Способ определения геометрических характеристик объекта многоапертурной оптической системой / Бакут П.А.; Плотников И.П.; Рожков И.А.; Ряхин А.Д.; Свиридов К.Н. - Патент РФ №2059280 от 27.04.1996.

4. Способ радиолокации пассивных космических объектов / Атнашев А.Б., Землянов А.Б., Атнашев Д.А., Бойков К.Б., Докукин В.Ф. Патент РФ №2175139 от 20.10.2001 (прототип).

5. Лазоренко О.В., Черногор Л.Ф. Сверхширокополосные сигналы и физические процессы. Основные понятия, модели и методы описания // Радиофизика и радиоастрономия, 2008, т.13, №2. - С.166-194.

6. Pravec P., Harris A.W., Michalowski Т. Asteroid Rotations // Bottke W.F., Cellino A., et al. (eds.) Asteroids III. 2002, University of Arizona Press, Tucson - P.113-122.

7. Ostro S.J. Radar observations of Earth-approaching asteroids // Engineering & Science, 1997, V.60, No.2 - P.14-23.

Способ предотвращения угрозы для планеты путем оценки размеров пассивных космических объектов размером более десяти метров в диаметре, вращающихся в процессе полета, включающий радиолокационное зондирование космического объекта, отличающийся тем, что зондирование космического объекта производят периодической последовательностью высокоразрешающих радиосигналов наносекундной длительности числом N, которое соответствует числу ракурсов объекта за период его вращения, максимальный из периодов вращения по осям объекта, который определяют по повторяемости радиолокационных портретов, обеспечивающих разрешение по дальности, равное одной десятой части минимального размера объекта, причем производят многократное измерение длительности радиолокационного портрета освещенной части объекта, затем по измеренным значениям длительности радиолокационного портрета производят оценку среднего радиуса объекта по половине усредненной пространственной длины сигнала радиолокационного портрета и линейного размера объекта по удвоенной величине среднего радиуса.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в системах классификации и идентификации воздушных объектов (ВО), использующих принцип усреднения признака принадлежности при изменении ракурса объекта, а также в системах построения радиолокационных изображений объектов методом инверсного синтезирования апертуры.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля наземного, морского и воздушного пространства с использованием прямых и рассеянных объектами радиосигналов, излучаемых множеством неконтролируемых и контролируемых передатчиков радиоэлектронных систем различного назначения.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля наземного, морского и воздушного пространства с использованием прямых и рассеянных объектами радиосигналов, излучаемых множеством неконтролируемых и контролируемых передатчиков радиоэлектронных систем различного назначения.

Изобретение относится к радиоэлектронике. Технический результат - обеспечение доступа к узкополосным сигналам в отложенном режиме и повышение числа одновременно функционирующих каналов приема.

Изобретение может быть использовано в импульсно-доплеровских радиовысотомерах (РВ). Достигаемый технический результат - расширение функциональных возможностей, повышение скрытности излучения и максимальной измеряемой высоты без увеличения излучаемой мощности.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля наземного, морского и воздушного пространства с использованием прямых и рассеянных объектами радиосигналов, излучаемых множеством неконтролируемых и контролируемых передатчиков радиоэлектронных систем различного назначения.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля воздушного, наземного и морского пространства с использованием прямых и рассеянных подвижными объектами радиосигналов, излучаемых множеством неконтролируемых и контролируемых передатчиков радиоэлектронных систем различного назначения.

Изобретение относится к областям гидроакустики и радиолокации и может быть применено в автоматических системах вторичной обработки радиолокационных и гидроакустических станций, установленных на подвижном носителе.

Изобретение относится к методам и средствам радиолокации нелинейно-рассеивающих объектов. В качестве зондирующего сигнала используются три гармоники с соответствующими частотами.
Изобретение относится к области активной радиолокации и касается обнаружения объектов, покрытых радиопоглощающим материалом, в частности самолетов типа «стелс».

Группа изобретений относится к методам и средствам траекторных измерений космических аппаратов (КА) с использованием линий радиосвязи. В способе используются три территориально разнесенные наземные измерительные станции (ИС) и приемоответчик КА.

Группа изобретений относится к методам и средствам траекторных измерений космических аппаратов (КА) с использованием линий радиосвязи. В способе используют три территориально разнесенные измерительные станции (ИС).

Изобретение относится к космической области и может быть использовано для управления полетами космических аппаратов (КА). Интегрируют информационно-вычислительный комплекс центра управления ретрансляцией и связью коммуникационными средствами в структурно выделенный сегмент, организовывают канал связи с комплексом внешних информационных обменов, на едином структурно выделенном сегменте планируют, инициируют и реализуют одновременное выполнение программных процедур, осуществляющих прием и обработку заявок потребителей на предоставление услуг ретрансляции и связи по всем видам информации, осуществляют обмен по локальной вычислительной сети всеми видами полетной информации по управляемым космическим аппаратам, внешними абонентами через комплекс внешних информационных обменов, прогнозируют движения космических аппаратов относительно спутников-ретрасляторов, производят выбор маршрутов ретрансляции информации, осуществляют доведение до потребителей сообщений о предоставлении услуг ретрансляции и связи, формируют программы управления полетами космических аппаратов, реализуют выдачу программ управления на космические аппараты.

Изобретение относится к системам наблюдения за полетом космического аппарата (КА) и может использоваться для определения параметров орбиты наблюдаемого КА. Для этого на орбиту выводят КА, в составе бортовой аппаратуры которого размещают навигационную аппаратуру потребителя глобальной навигационной спутниковой системы и аппаратуру измерения частоты сигнала, передаваемого наблюдаемым КА.

Изобретение относится к системам наблюдения за полетом космических аппаратов (КА) и может использоваться для определения параметров орбиты. Проводят измерения навигационных параметров орбиты КА с помощью наземных измерительных станций.

Изобретение относится к области космонавтики. Система обеспечения безопасности космических аппаратов (КА) состоит из модуля сбора геофизической информации (1) и блока базы данных параметров движения КА (2), которые своими выходами соединены с модулем обработки и анализа (МОА) (4), на вход которого подаются данные из базы данных характеристик бортовой аппаратуры КА (3), который сопоставляет данные о среде и траектории КА.

Изобретение касается обеспечения управления полетами автоматических и пилотируемых космических аппаратов (КА). Оно может быть использовано при создании и развертывании центров управления полетами существующих и перспективных КА.

Изобретение относится к области лазерной локации. Лазерное устройство контроля околоземного космического пространства содержит установленные на первой оптической оси вспомогательный источник лазерного излучения, селектор угловых мод с первым зеркалом резонатора, задающий генератор рабочего лазерного излучения, полупрозрачное зеркало вывода излучения и второе зеркало резонатора.

Изобретение относится к технике определения и прогнозирования торможения космических аппаратов на низких орбитах вследствие вариаций плотности верхней атмосферы.

Изобретение относится к области автоматизированных систем управления подвижными объектами, преимущественно космическими аппаратами научного и социально-экономического назначения (КА НСЭН), в т.ч.

Изобретение относится к способам определения орбит космических объектов (КО), например космического мусора, бортовыми средствами космического аппарата (КА). Способ заключается в вычислении фокального параметра, истинной аномалии, эксцентриситета и наклонения орбиты интересующего КО по аналитическим формулам, основанным на законах кеплеровского движения. Вычисления ведутся без использования итерационных процедур, на базе определения в последовательные моменты времени расстояний между КО и КА и некоторых углов. Эти исходные данные получают обработкой на борту КА изображений КО, получаемых с помощью бинокулярной системы оптических датчиков и ПЗС-матриц. Техническим результатом изобретения является повышение оперативности определения орбит КО на борту КА и тем самым - безопасности полетов КА. 3 ил.
Наверх