УТОЧНЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ АТМОСФЕРЫ ПО ДАННЫМ НАБЛЮДЕНИЯ СПУТНИКА С ИЗВЕСТНЫМ БАЛЛИСТИЧЕСКИМ КОЭФФИЦИЕНТОМ

© С.Н.Алямовский, М.Ю.Беляев, Д.Н.Рулев, В.В.Сазонов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Проблемы ракетной и космической техники"
2016 г.

Постановка задачи. При проведении на РС МКС космического эксперимента «Вектор-Т» выполняется экспериментальная проверка и калибровка математических моделей и алгоритмов, используемых при расчёте плотности атмосферы в задачах определения и прогноза движения КА на низких околоземных орбитах по данным наблюдения спутников с известным баллистическим коэффициентом.

Метод решения задачи. В результате обработки данных радиолокационных измерений или GPS-данных определяется фазовый вектор спутника на некоторый момент времени. Полученные данные обрабатываются для моделирования движения спутника на различных интервалах времени с уточнением параметров, характеризующих сопротивление атмосферы в рамках модели ГОСТ Р 25645.166-2004. Обработка данных осуществляется в два этапа.

Первый этап обработки измерений. На первом этапе наряду с начальными условиями движения уточняется баллистический коэффициент спутника, параметры модели атмосферы — индексы солнечной активности и индекс геомагнитной возмущённости — принимают значения, устанавливаемые для обрабатываемого интервала времени правилами ГОСТ. Посредством соотнесения найденного значения баллистического коэффициента с его истинным значением находится поправочный множитель для плотности атмосферы.

Уравнения движения спутника записываются в гринвичской системе координат с учётом нецентральности гравитационного поля Земли и сопротивления атмосферы.

Второй этап обработки измерений. На втором этапе баллистический коэффициент принимает заданное значение, индексы солнечной активности принимают предписываемые ГОСТом значения, а индекс геомагнитной возмущённости служит уточняемым параметром. В этом варианте уточняемым параметром модели является индекс геомагнитной возмущённости, баллистический коэффициент фиксирован.

Апробация предложенных методов. Первый из запущенных с борта МКС данных целевых спутников имел название «Сфера калибровочная» и был выполнен в виде правильной сферы с баллистическим коэффициентом (отношение площади большого круга сферы к её массе) 0.024 м2/кг.

Движение спутника определялось отечественными средствами пассивной радиолокации несколько раз в сутки и по результатам обработки данных определялся фазовый вектор спутника. Полученные данные согласовывались с используемыми математическими моделями учёта возмущающих факторов. В рамках используемых математических моделей среднеквадратические ошибки аппроксимации координат спутника на интервале времени 2 сут. в первые несколько суток полёта составили около 20 м, затем ошибки возрастали и в конце полёта составили несколько сот метров.