КЛАСТЕРЫ МАЛЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ГРАВИТАЦИОННЫХ ЭФФЕКТОВ. CLUSTERS OF SMALL SATELLITES FOR GRAVITATIONAL IMPACTS INVESTIGATION

© В.К.Милюков, И.В.Москатиньев, И.М.Нестерин, В.К.Сысоев
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Симпозиум
2019 г.

Аннотация: Представлен анализ отечественного научно-технического потенциала, необходимого для реализации космического комплекса для прецизионного мониторинга гравитационного поля Земли.

Ключевые слова: космическая гравиметрия; орбитальная группировка КА; лазерная интерферометрия.

Abstract: The analysis of the Russian scientific and technical potential required for the implementation of the space constellation for precision monitoring of the Earth's gravitational field is presented.

Key words: space gravimetry; orbital SC constellation; laser interferometry.

Для повышения точности измерения геодезических и гравитационных эффектов применяются кластеры космических аппаратов (КА) (как минимум, два), связанных между собой радиосвязью и оборудованных высокоточными системами измерения инерциальных ускорений. Такая схема позволяет эффективно подавлять действующие на КА когерентные помехи и измерять расстояние между спутниками с точностями до долей миллиметра.

Оснащение лазерным дальномерным интерферометром таких КА позволит поднять точность измерений на нанометровый уровень в диапазоне частот 0.2–100 мГц.

Развитие такой кластерно-лазерной технологии усиленно реализуется для измерений гравитационного поля Земли (TRACE Follow-On) и гравитационных волн (Lisa и ThanQuin).

Задачи таких гравитационных миссий должны выполняться космическим кластером, как минимум состоящего из пары идентичных КА, которые должны иметь в своем составе необходимые системы и агрегаты для обеспечения решения поставленных задач.

Конструкция КА должна быть выполнена из угле- или стеклопластиковых композиционных панелей с высокими прочностными и температурными характеристиками. С наружной стороны корпуса (панелей) должны располагаться фотоэлектрические преобразователи (ФЭП), направленная антенна для передачи научной и телеметрической, а также приема командной информации, ГНСС приемник. С внутренней стороны поверхности панелей корпуса, непосредственно на платформе КА должно быть размещено остальное служебное оборудование и научная аппаратура. Служебные системы должны обеспечивать условия для надежного и стабильного проведения эксперимента, сохранять информацию об эксперименте и передавать результаты на Землю, а также обеспечивать живучесть КА и срок его активного существования не менее 7 лет, обеспечить энергопотребление, теплоотвод полезной нагрузки и иметь минимально возможную массу.

Все агрегаты объединяются единым информационно-логическим интерфейсом, что облегчает отработку и позволяет оперативно корректировать работу основных систем, а при неисправности оперативно заменить функции одной системы функциями другой. Бортовой информационно-вычислительный комплекс (БИВК) выполняет управление и контроль работы бортовых систем с гарантийным сроком штатной эксплуатации.

Для прецизионного определения параметров гравитационного поля Земли необходимо определять абсолютное местоположение КА с точностью до 1 см на основе системы ГЛОНАСС(GPS) и размещенного на борту КА приемника ГЛОНАСС (GPS). Дополнительно каждый КА должен быть оборудован лазерным отражателем, способным одинаково эффективно работать как минимум на двух длинах волн для исключения тропосферных эффектов при прохождении луча лазера через атмосферу.

Предполагается использование перспективной платформы «Карат-Э», предлагаемой к разработке АО «НПО Лавочкина» в качестве продолжения линейки платформ класса «Карат».

Основная проблема – это создание системы управляемых КА с помощью микроэлектродвигателей с высокой точностью.

Выведение космической группировки на орбиту может быть осуществлено с помощью ракеты носителя Союз-2.1б с космодрома Восточный, Байконур или Плесецк с последующей расстановкой их на целевой орбите разгонным блоком Фрегат.

Литература

1. Heinzel Gerhard et al. Laser Ranging Interferometer for GRACE follow-on // Journal of Physics Conference Series. 2015. 610 (1). doi: 10.1117/12.2309099.

2. Jun Luo et al. TianQin: a space-borne gravitational wave detector // Class. Quantum Grav. 2016. 33. 035010. 19 p. DOI: 10.1088/02649381/33/3/035010.