ОЦЕНКА ДЕФОРМАЦИИ КОРПУСА ОРБИТАЛЬНОЙ СТАНЦИИ В КОСМИЧЕСКОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ СРЕДА - МКС

© Е.В.Анисимова, М.Ю.Беляев, О.Н.Волков, М.И.Монахов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Проблемы ракетной и космической техники"
2016 г.

Для изучения объектов на земной поверхности, небесной сфере, околоземного космического пространства (ОКП) исследовательская аппаратура размещается на корпусе орбитальной станции. Наблюдение изучаемых объектов и ОКП осуществляется при сканировании земной поверхности или небесной сферы за счёт орбитального движения станции или путём её разворотов. Для большинства экспериментов при этом требуется либо точное наведение на исследуемые объекты, либо знание углового положения исследовательской аппаратуры в пространстве. Точность ориентации научных приборов в пространстве определяется точностью ориентации КА и погрешностью установки научных приборов на корпусе КА. Корпус КА испытывает в процессе выведения на орбиту и орбитального полёта деформацию. Деформация корпуса КА, например, вследствие изменения температуры его поверхности в процессе орбитального движения (вход КА в тень Земли и выход из тени, изменение ориентации КА относительно Солнца) может привести к отклонению чувствительных осей установленных на нём приборов. Поэтому определение деформации корпуса КА представляется важной задачей.

При решении этой задачи для ОК «Мир» использовался способ, основанный на задании на борту ОК «Мир» определённых базовых направлений и измерении углового расстояния между ними. В качестве базовых направлений выбирались направления на звезды, Солнце, Землю. Соответственно, использовались звездный, солнечный и другие датчики, входившие в систему ориентации станции «Мир». Основным недостатком данного способа является то, что он может быть использован для определения деформации только в местах установки датчиков, измеряющих базовые направления. Как правило, места установки аппаратуры для наблюдения Земли на МКС не совпадают с местами установки звездного, солнечного и др. датчиков, входящих в систему ориентации станции. Поэтому применение способа, использованного в период полёта ОК «Мир», на МКС практически невозможно.

В представленном докладе использовался новый разработанный метод определения деформации корпуса МКС. В основу данного способа легло то обстоятельство, что на борту российского сегмента (РС) МКС имеются цифровые фотоаппараты с матрицами до 6000×4000 пиксел. Это значит, что при попадании в кадр элемента конструкции ~ 60×40 см на один пиксел приходится 0,1 мм. Данное обстоятельство позволяет выполнять точные наблюдения деформации корпуса станции на борту МКС и оценить его деформацию в полёте. В соответствии с этим способом для определения деформации корпуса МКС в полёте необходимо:

– подобрать элемент конструкции МКС для наблюдения;

– выбрать интервал времени, когда условия освещения Солнцем выбранного элемента конструкции будут благоприятными для съёмки;

– зафиксировать на внутренней поверхности иллюминатора МКС в заданном положении фотокамеру;

– выбрать в качестве реперной точки ориентиры на внешней поверхности МКС, попавшие в поле зрения фотокамеры;

– выполнить серию снимков реперной точки за выбранный для определения деформации корпуса МКС интервал полёта;

– совместить полученные снимки реперной точки друг с другом и по смещению изображения реперной точки на снимках определить деформацию корпуса станции.

Для реализации фотосъёмки была использована «Фотоспектральная аппаратура», в состав которой входит фотокамера Nikon D3 и установочный кронштейн, а также штатная фотоаппаратура МКС с кронштейнами.

В 2015–16 гг. в рамках эксперимента «Среда МКС» была проведена серия фотосъёмки элементов конструкции МКС через иллюминаторы.

Приведены результаты зафиксированной в процессе выполнения экспериментов деформации элементов конструкции МКС и даны количественные характеристики этой деформации.