ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА НА ОСНОВЕ МАЛЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ ДЛЯ КОРРЕКТИРОВКИ МОДЕЛЕЙ ВЕРХНЕЙ АТМОСФЕРЫ

© В.А.Шувалов, А.А.Яковлев
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Симпозиум
2018 г.

В проблеме изучения среды обитания важной составляющей исследований является околоземное космическое пространство (ОКП) [1]. Потоки солнечной энергии воздействуют на состояние ОКП. Обладая высокой подвижностью и чувствительностью, параметры верхней атмосферы и ионосферы могут изменяться на порядки, в зависимости от условий воздействия. Так, например, плотность верхней атмосферы в зависимости от времени суток изменяется на 2-3 порядка.

Измерения характеристик верхней атмосферы нерегулярны и имеют стохастический характер. Поэтому в расчетах режимов функционирования КА на орбите принимают усредненные модели ОКП. Уточнение моделей и организация оперативного мониторинга параметров среды ОКП является актуальной технической задачей. Причем, исследования последних десятилетий показали устойчивый тренд в изменении плотности верхней атмосфера, которая «оседает» [2]. Возможно это естественный циклический процесс, но пока нет понимания причин и характеристик этого явления.

Для наблюдения указанного явления и определения физических закономерностей процесса оседания верхней атмосферы целесообразно использовать усовершенствованный метод «падающих сфер». В качестве первичного преобразователя-датчика предлагается использовать малые КА в форме шара, обтекание которого набегающим потоком является симметричным и независимым от ориентации шара при движении в верхней атмосфере. Такой МКА, представляющий собой радиопрозрачную сферу, оснащается служебными бортовыми системами: СЭС, системой связи и передачи данных, навигационной системой позиционирования, гравиметром. МКА не имеет двигателей, изменяющих положение центра масс КА, и эволюционирует в пассивном режиме.

Точное позиционирование такого КА, длительная эволюция (время активного существования), целевая аппаратура и подробная пространственно-временная характеристика внешних факторов, воздействующих на верхнюю атмосферу, ионосферу, магнитосферу позволят получить необходимую информацию.

КА шаровой формы можно запустить с борта МКС или ТГК «Прогресс» (предварительно подняв орбиту до высот 500–600 км), далее он будет совершать полет до полной выработки ресурса и входа в плотные слои атмосферы. Предполагается отработать в натурных условиях технику и технологию малых КА, заложенных в реализацию проекта, что приведет к созданию инструмента для исследования и мониторинга верхней атмосферы, потребность в котором испытывают геофизики.

Измерения пространственно-временного положения сферического МКА на орбите в течение всего срока активного существования должны производиться с интервалом 10 секунд. Предполагается получить данные о динамике плотности верхней атмосферы, что позволит построить траекторную модель изменчивости параметров среды в зависимости от высоты полета.

Полученные данные по согласованным измерениям плотности позволят построить комплексную модель изменчивости параметров верхней атмосферы и оценить эффект уплотнения среды.

Литература

1. Авдюшин С.И., Габбасов М.З., Головко А.В., Журавлев С.В., Селин В.А., Шувалов В.А., Яковлев А.А. Космический сегмент системы мониторинга геофизической обстановки. — Космонавтика и ракетостроение, 2010, № 2 (59), с. 64-69.

2. Шефов Н.Н., Семенов А.И., Хомич В.Ю. Излучение верхней атмосферы – индикатор ее структурных и динамических характеристик. М.: ГЕОС. 2006. 741 с.