АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЦЕЛЕВОЙ ФУНКЦИИ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ В ОРБИТАЛЬНОЙ СТРУКТУРЕ СВЕРХМАЛЫХ КА

© В.Ю.Клюшников
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и научное прогнозирование"
2012 г.

Функциональное предназначение орбитальной структуры сверхмалых космических аппаратов (СМКА) может быть реализовано на основе комплексирования элементарных целевых систем СМКА (микрофрагменты антенных решёток, матриц приемников с зарядовой связью (ПЗС) и т.д.) в сложные полнофункциональные структуры.

Так, например, предпосылкой создания орбитальной структуры СМКА по типу «роя», выполняющей функцию дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) в радиолокационном диапазоне, является появление многопозиционных радиолокационных систем, состоящих из разнесенных в пространстве передающих и приемных (или приемо-передающих) позиций.

Применительно к орбитальному «рою» СМКА многопозиционная радиолокационная система ДЗЗ реализуется в виде пространственной регулярной геометрической структуры, в узлах которой находятся СМКА, на каждом из которых установлен приемо-передающий микромодуль и антенный элемент. Антенные элементы СМКА образуют распределенную антенную решетку с синтезированной аппаратурой.

На принципе таких пространственно-распределенных приемных антенн СМКА могут быть построены орбитальные радиотелескопы.

К предпосылкам создания распределенной системы СМКА для решения задачи ДЗЗ в оптическом диапазоне можно отнести:

– использование в КА ДЗЗ съемочных устройств, реализующих принцип пространственного разделения потока лучистой энергии по матрицам ПЗС или комплиментарно-симметричных структур «металл-окисел-полупроводник» (КМОП). С этим принципом спроектированы, например, сканеры КА «Ресурс-ДК», «Метеор-М», «Ресурс-П» и др., в которых ПЗС-матрицы в фокальной плоскости установлены последовательно друг за другом и поперек направления полета КА;

– развитие методов и средств субпиксельного сканирования и субпиксельной обработки изображений.

Разрабатываются эффективные методы и средства алгоритмического и программного обеспечения систем комплексирования видеоданных от многоматричных сканирующих устройств нового поколения, а также методы восстановления (синтеза) изображений из фрагментов.

В орбитальной структуре СМКА ДЗЗ оптического диапазона каждый СМКА должен нести фрагмент ПЗС-матрицы (линейки), принимающей свой фрагмент изображения заданного участка земной поверхности. Синтез целого изображения может осуществляться на Земле с учетом координат и углового положения фокальной плоскости оптической микросистемы каждого СМКА в момент съемки.

В приведенных случаях информация извлекается из нескольких разнесенных в пространстве поля излучения источников сигналов, что позволяет существенно повысить информативность, помехозащищенность и ряд других характеристик. Кроме того, «рой» СМКА обладает свойством устойчивости к отказам отдельных КА за счет перераспределения функций отказавшего СМКА между исправными КА «роя».

Развитие методов и средств многопозиционной радиолокации, методов распределенного сканирования в оптическом диапазоне и, соответственно, реализация этих принципов в орбитальных структурах СМКА, соответствуют общим закономерностям техногенеза – микроминиатюризации и комплексированию отдельных технических средств в системы, в которых, благодаря совместному функционированию и взаимодействию элементов, значительно улучшаются основные характеристики и появляются новые возможности.