WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 12 | 13 || 15 | 16 |   ...   | 20 |

Чазов вадим викторович разработка и применение алгоритмов численно-аналитического метода вычисления положений искусственных спутников земли диссертация на соискание учёной степени

-- [ Страница 14 ] --

3.5.5 Сравнение результатов, пункт На рис.15 представлены разности между измеренными и вычисленными значениями топоцентрических дальностей до спутника Лагеос на интервале наблюдений 30 суток. Наблюдения были выполнены в Маунт Стромло.

На каждом прохождении выполним линейную аппроксимацию “невязок” и получим оценки “среднего смещения” (СС) и “среднего квадратического отклонения” (СКО) от аппроксимирующей прямой. На рис.16 даны результаты 0.100 T 0. 0.100 T 0. Рис. 16: Лагеос, пункт 7825, “невязки”, линейная аппроксимация вычислений и выполнено сравнение с аналогичными оценками, представленными Институтом геодезических исследований (Мюнхен, Германия) [190].

3.5.6 Сравнение результатов, пункт На рис.17 представлены разности между измеренными и вычисленными значениями топоцентрических дальностей до спутника Лагеос на интервале наблюдений 30 суток. Наблюдения были выполнены в Хертсмонсо.

0.100 T На каждом прохождении выполним линейную аппроксимацию “невязок” и получим оценки “среднего смещения” (СС) и “среднего квадратического отклонения” (СКО) от аппроксимирующей прямой. На рис.18 даны результаты 0.100 T 0.100 T 0. Рис. 18: Лагеос, пункт 7840, “невязки”, линейная аппроксимация вычислений и выполнено сравнение с аналогичными оценками, представленными Институтом геодезических исследований (Мюнхен, Германия) [190].

3.6 Ситуации сближения Алгоритм расчёта прохождений искусственных спутников Земли на некотором расстоянии друг от друга необходим для решения следующих задач:

1. предсказание опасных сближений объектов в заданном диапазоне высот над поверхностью Земли;

2. предсказание опасных сближений конкретного космического аппарата с другими спутниками;

3. вычисление взаимных расстояний между конкретным космическим аппаратом и спутниками, отобранными в список по какому-либо признаку.

Ошибка прогноза положений объектов с помощью начальных параметров движения в формате “двустрочных” элементов орбиты на интервале времени до трёх суток не превышает 5 километров. Такой точности достаточно при расчёте моментов близких прохождений объектов.

Для решения двух первых задач должны быть заданы верхний предел расстояния между объектами (например, 110 километров) и величина расстояния опасного сближения (например, 20 километров). В третьей задаче верхний предел расстояния между объектами может достигать 5000 километров. Также должны быть заданы начальный и конечный момент времени для вычислений.

Алгоритм состоит из нескольких этапов.

Вначале из общего списка выделяют объекты, орбиты которых пересекают или находятся в заданном диапазоне высот над поверхностью Земли.

Далее от начального до конечного момента времени с некоторым шагом вычисляются геоцентрические положения и геоцентрические расстояния всех выбранных объектов. Шаг может быть достаточно большой, порядка 30 секунд или более. На каждом шаге выполняется сортировка по возрастанию геоцентрического расстояния. Спутники с геоцентрическими расстояниями, не попадающими в заданный диапазон высот над поверхностью Земли, исключаются из списка на этом шаге вычислений.

Если разность геоцентрических расстояний двух объектов по величине меньше верхнего предела, то вычисляется взаимное расстояние между этими объектами. Если, в свою очередь, взаимное расстояние меньше верхнего предела расстояний, то имеет место ситуация близкого прохождения. В этом случае предварительный момент времени сближения и условные номера объектов запоминаются.

Следующий этап заключается в расчёте параметров сближения только для тех пар объектов, которые были отобраны ранее. Достаточно использовать шаг по времени порядка 1 секунды. Вычисления выполняются на интервале, равном удвоенному значению шага на предыдущем этапе. Предварительное значение момента сближения находится в середине интервала вычислений.

Если взаимное расстояние между парой объектов окажется меньше заданной величины расстояния опасного сближения, то текущий момент времени и взаимное расстояние являются искомыми величинами.

100. На рис.19 представлены результаты определения ситуаций сближения искусственного спутника “Татьяна” (порядковый номер 28523, международный номер 0500203) со всеми объектами из каталога службы “NORAD” [206]. Расчёт выполнен на дату 23 сентября 2011 года. Каждая точка на графике соответствует расстоянию между одним из спутников и объектом “Татьяна”.

В 2005 году была выполнена работа [85] по прогнозированию возможных опасных сближений космических объектов с космическим аппаратом “Электро-Л” в период с 1 января 2006 года по 15 января 2009 года.

Гидрометеорологический космический комплекс второго поколения “Электро-Л” должен был быть выведен на геостационарную орбиту с точкой стояния 76 восточной долготы.

Был выполнен долгосрочный прогноз положений 528 объектов, находящихся на орбитах, пересекающих область геостационарных орбит. В качестве оценки расстояния опасного сближения выбрано расстояние, равное 110 километрам. Расстояния, меньшие 20 километров, были приняты как особенно опасные.

В результате расчётов были выявлено, что максимальная скорость сближения объектов достигает 0.12 км/с.

Имеется несколько объектов, представляющих особую опасность. Это объекты Луч 1-1, Sirio-1, Galaxy-4 и Радуга-32 (рис.20).

Рис. 20: “Электро-Л”, прогноз ситуаций сближения на 2007 год Космический аппарат “Электро-Л” (КОСПАР № 1100101) был доставлен в заданную точку геостационарной орбиты 12 февраля 2011 года.



3.7 “Стационарный” объект В Терскольском филиале Института астрономии Российской академии наук проводятся регулярные наблюдения космического мусора [178].

16 октября 2009 года во время наблюдений был обнаружен неизвестный объект 18-й звёздной величины [19].

Объект получил временный номер 95334. Продолжительность наблюдений составила шесть вечеров. 21 октября объект вышел из зоны видимости. Было получено 695 отдельных положений объекта – топоцентрических значений прямых восхождений и склонений в системе стандартного экватора.

На основе наблюдений было выполнено улучшение элементов орбиты и получена оценка эмпирического коэффициента отражения Cr. Так как это значение определяется формулой (151) на с. то, полагая kr 1.0, можно оценить отношение средней площади поверхности A к массе объекта m.

Оскулирующие кеплеровские элементы орбиты объекта в системе истинного экватора даты приведены в табл.22. В последней строке дана оценка отношения средней площади объекта к его массе.

Средняя квадратическая погрешность одного измерения по прямому восхождению составила 1.40, а по склонению – 0.44.

Разности между измеренными и вычисленными на основе улучшенных параметров движения значениями прямых восхождений и склонений объекта за первый вечер и за все ночи наблюдений представлены на рис.21 и рис.22:

Результаты прогноза движения объекта показывают, что с периодом два месяца объект появляется в поле зрения пункта наблюдений. Время доступПрименение алгоритмов ности объекта для наблюдений составляет несколько суток.

На рис.23 представлены графики изменения большой полуоси орбиты и эксцентриситета орбиты объекта 95334 на интервале времени, равном 3 года.

Основной период изменения элементов равен примерно одному году. Амплитуда изменения большой полуоси составляет 5 километров, амплитуда изменения эксцентриситета орбиты превышает величину 0.024.

Особенности эволюции элементов орбиты связаны с большим значением отношения средней площади к массе объекта и, как следствие, значительными возмущениями, обусловленными силой светового давления.

Большой цикл теоретических и практических исследований влияния “парусности” космических объектов на эволюцию орбиты выполнен в Коуровской астрономической обсерватории Уральского федерального университета [89].

3.8 Объект Молния Космический аппарат Молния 3-39 был выведен на орбиту 20 сентября 1990 года. Активная работа на орбите продолжалась 6 лет (рис.24).

Для поддержания трассы космического аппарата относительно поверхности Земли было выполнено около 15 орбитальных маневров (рис.25).

Наибольший удельный импульс по абсолютной величине немного превышал 0.3 м/с. Суммарный удельный импульс был равен величине 6.2 м/с. Даты выполнения коррекций траектории получены на основе анализа данных из базы “NORAD” [206]. В наборах данных результаты коррекций орбиты или, другими словами, результаты включения двигательной установки проявляются в резких изменениях значения среднего движения n. Числовое значение среднего движения однозначно связано со средним значением a большой полуоси орбиты. Оценки величин удельных импульсов вычислены на основе этих данных и формул, приведённых в учебном пособии Лукьянова Л.Г. и Ширмина Г.И. [99].

В пассивном режиме полёта в результате действия притяжения Луны и Солнца эксцентриситет орбиты объектов типа Молния подвержен долгопериодическим изменениям, постепенно достигает критического значения 0.752, и в перигее орбиты спутник входит в плотные слои атмосферы [94].

В феврале 2009 года эксцентриситет орбиты космического аппарата Молния 3-39 достиг критического значения (рис.26). Под действием силы сопротивления атмосферы большая полуось и высота апогея орбиты стали уменьшаться. Объект завершил свой полёт во второй половине даты 8 июля года после входа в плотные слои атмосферы.

В мае 2009 года на базе Института астрономии Российской академии наук в Звенигороде старшим научным сотрудником Бахтигираевым Н.С. были выполнены позиционные наблюдения космического аппарата Молния 3-39 [160].

Получено 313 топоцентрических положений объекта: прямое восхождение и склонение в небесной системе отсчёта.

Обработка результатов позиционных наблюдений с помощью численной модели (с.36) позволила уточнить начальный вектор состояния объекта на момент 18 мая 2009 года (полночь). Средняя квадратическая погрешность одного измерения составила 1.4 секунд дуги. Графики разностей измеренных и вычисленных положений объекта представлены на рис.27.

В результате вычислений была получена оценка отношения миделевой площади к массе спутника. С относительной погрешностью 10% оценка составила 0.003 м2 /кг. Был выполнен прогноз движения космического аппарата с целью оценки момента завершения полёта.

При вычислениях были использованы динамическая модель плотности верхней атмосферы Земли [17] и данные об индексах солнечной активности и геомагнитных индексах [207].

С учётом погрешности оценки отношения площади к массе был получен интервал вероятных дат завершения полёта: от первой половины 7 июля до первой половины 9 июля.

Прогноз изменения элементов орбиты объекта приведён на рис.28.

Изменения элементов орбиты космического аппарата Молния 3-39 по данным службы “NORAD” [206] представлены на рис.29.

С погрешностью 12 часов теоретическая оценка времени существования, выполненная только на основе наблюдений в Звенигороде, совпала с реальной датой завершения полёта. Это показало как хорошую точность проведённых позиционных наблюдений, так и применимость алгоритмов и программного приложения для решения таких сложных задач.

3.9 Объекты Глонасс Космические аппараты глобальной навигационной спутниковой системы (ГЛОНАСС) снабжены уголковыми отражателями для измерения топоцентрических дальностей.

Длинные ряды лазерных наблюдений различных объектов ГЛОНАСС содержатся в базе данных [190].



Pages:     | 1 |   ...   | 12 | 13 || 15 | 16 |   ...   | 20 |
 

Похожие материалы:

« УДК 524.7;524.72-4 КАЙСИНА Елена Ивановна БАЗОВЫЕ СВОЙСТВА ГАЛАКТИК МЕСТНОГО ОБЪЕМА (01.03.02 - Астрофизика и звездная астрономия) ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата физико–математических наук Научный руководитель: доктор физико–математических наук, профессор Караченцев И. Д. Нижний Архыз – 2014 2 Оглавление Введение Общая характеристика работы Актуальность Цели и задачи исследования Научная новизна Научная и практическая ценность работы Основные результаты ...»




 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.