Телескоп на прецизионных «ножках»: как космический мусор выслеживают с Земли

10.03.2017

Космический мусор — проблема, которая может остановить научно-техническое развитие человечества и освоение Вселенной. Первый шаг к ее решению — это отслеживание мусора, чтобы рассчитывать безопасные траектории движения для действующих искусственных спутников и отлавливать неработающие. «Роскосмос» установил в бразильской обсерватории комплекс для отслеживания координат орбитального мусора. Для этого международного проекта специалисты кафедры электротехники и прецизионных электромеханических систем Университета ИТМО разработали прецизионные электроприводы, с помощью которых происходит вращение телескопа.

Космическая помойка

Европейское космическое агентство и NASA уже давно запустили в сеть видео, на котором показан рост количества искусственных спутников и их обломков на орбите Земли в течение полувека. На видео кажется, что планета буквально окружена «железом», но стоит учитывать, что все части космического мусора — разной величины. Поэтому реальная картина не соответствует компьютерной модели.

Согласно официальной информации NASA, на орбите Земли находится более 20 тысяч единиц космического мусора размером около 10 сантиметров. По оценкам Европейского космического агентства, еще 600 тысяч частиц имеют размер более одного сантиметра. Количество меньших частиц подсчитать практически невозможно. При этом отслеживается только около 23 тысяч частей космического мусора.

Откуда берется космический мусор

За более чем полувековую историю «спутникового заселения» орбиты было совершено около 5,5 тысяч космических миссий. Это значит, что космос полон отработавшими ступенями ракет, спутниками, вышедшими из строя. Более того, в космосе, как и на Земле, случаются аварии. Спутники взрываются и сталкиваются между собой. Первое столкновение случилось в 1996 году, когда ступень европейской ракеты «Ариан-1» столкнулась с французским спутником Cerise. Мировую огласку получило столкновение американского спутника связи Iridium и российского военного спутника «Космос-2251», которое произошло в 2009 году. Тогда на орбиту попало более двух тысяч обломков размером более 10 сантиметров.

Источник: geektimes.ru

Источник: geektimes.ru

Огромное количество обломков — более трех тысяч — образовалось в результате испытаний Китаем противоспутниковой ракеты. В 2007 году китайцы сбили собственный спутник. Это событие вызвало негативный отклик ряда стран не только потому, что космического мусора стало еще больше, но и просто из-за «намеков» Китая на милитаризацию космоса.

В чем опасность космического мусора

Казалось бы, ничего страшного в этом нет: подумаешь, какой-то маленький кусочек железа или пластика гуляет на орбите. Но дело в том, что эти маленькие частички путешествуют со скоростью около 10 километров в секунду. Учитывая то, каким огромным запасом кинетической энергии они обладают, то столкновение с ними может вызвать поломку действующих спутников. Ущерб может составить миллиарды и миллиарды долларов. Это ставит под угрозу саму возможность запуска как спутников, так и ракет. При этом в опасности оказываются научные исследования и освоение человеком космоса.

Сейчас разрабатываются разные проекты по уничтожению космического мусора. Предлагается захватывать обломки и выводить их в атмосферу, чтобы они там сгорали. Также есть идея сжигать обломки мощным лазерным лучом. Но до реализации этих проектов важно хотя бы не допустить столкновения космического мусора с действующими спутниками. Орбиты космического мусора постоянно меняются, поэтому важно отслеживать их траектории движения.

«Роскосмос» будет следить за обломками из Бразилии

Телескоп с крупногабаритным объективом для слежения за космическим мусором. Источник: личный архив

Телескоп с крупногабаритным объективом для слежения за космическим мусором. Источник: личный архив

«Роскосмос» начал установку телескопа с крупногабаритным объективом для обнаружения космического мусора в бразильской обсерватории «Пико дос Диас» в прошлом году. Подобные комплексы уже установлены в некоторых местах России, однако их создание за границей необходимо, чтобы расширить возможности страны по обнаружению космического мусора. Это поможет предсказывать столкновения работающих отечественных и международных спутников с обломками и своевременно менять траекторию движения спутников.

Российский оптико-электронный комплекс обнаружения и измерения параметров движения космического мусора (ОЭК ОКМ) в Бразилии — это высокотехнологичный проект, в котором задействованы специалисты как по аппаратной, так и по программной части. Сотрудники Университета ИТМО разработали системы прецизионного электропривода, с помощью которого происходит вращение телескопа.

Разработка Университета ИТМО

ОЭК ОКМ должен очень точно отслеживать траекторию движения обломков на орбите. Для этого в объективе установлен комплекс линз. При этом объектив ОЭК ОКМ должен поворачиваться вслед за движением мусора по своим направляющим осям: азимутальной, то есть для вращения телескопа в горизонтальной плоскости, и угломестной, вращающей объектив телескопа в вертикальной плоскости, что позволяет направлять объектив в любую точку космического пространства.

Участники проекта

Участники проекта

«Все эти оси должны быть оснащены суперпрецизионными системами электроприводов. Траектория движения объектива должна точно повторять траекторию космического объекта, который находится на расстоянии десятков тысяч километров. В таких системах нужны инфранизкие скорости слежения, при этом установка весит несколько тонн, а вращаться она должна очень точно. Для этого нужны сверхточные датчики, мощные вычислительные ресурсы, чтобы задавать программу работы приводов», — прокомментировал Константин Денисов, заместитель главного конструктора цифрового электросилового привода, старший преподаватель кафедры электротехники и прецизионных электротехнических систем, участник проекта.

Преобразование траектории движения происходит согласно информации, поступающей либо от центрального компьютера, либо от телевизионных автоматов далее в углы поворота следящих осей телескопа. Таким образом, оптическая ось телескопа совмещается с линией визирования космического объекта.

Кроме Бразилии комплекс обнаружения космического мусора планируется установить в ЮАР и других странах с подходящими климатическими условиями — прозрачным воздухом и чистым небом.

Добавим, что в пуско-наладочных работах комплекса ОЭК ОКМ в Бразилии также участвовали сотрудники Университета ИТМО Валентин Томасов, Андрей Гурьянов, Иван Жданов и Сергей Ловлин.


Редакция новостного портала