ЦПОСИ КНПДунаевцы - Рыщенко С.В. НЦУИКС Евпатория -...

Conference KOLOS 201101.12.11.

Функционирование Украинской сети Функционирование Украинской сети оптических станций исследования оптических станций исследования

околоземного космического пространстваоколоземного космического пространства

ЦПОСИ КНП Дунаевцы - Рыщенко С.В.НЦУИКС Евпатория - Рыхальский В.В. АО ЛНУ Львов - Благодыр Я.Т.НИИ НАО Николаев - Шульга А.В.НИИ АО ОНУ Одесса - Кошкин Н.И.ЛКД УжНУ Ужгород - Епишев В.П.НИИ АО ОНУ Харьков - Вакулик В.Г.ЦПНР "Линза" Николаев - Фоменко В.Б.

Conference KOLOS 201101.12.11. 2

СодержаниеСодержание

Организационные основания функционирования Сети

Оптические системы контроля космического пространства других стран

Состав наблюдательной сети

Методы координатных наблюдений

Средства ведения каталога орбит

Некоординатные наблюдения и их обработка

Перспективы


Национальная космическая программа УкраиныНациональная космическая программа Украины

Первая Программа (1993 - 1997 гг.) - была призвана сохранить научный и производственный потенциал космической отрасли в пользу национальной экономики и безопасности страны, а также оказывать содействие выходу Украины на международные рынки космических услуг.

Вторая Программа (1998 - 2002 гг.) - была направлена на формирование внутреннего рынка космических услуг, выход на международный космический рынок с собственной продукцией и услугами, интеграцию Украины в международное космическое сообщество.

Третья Программа (2003 - 2007 гг.) - является программой развития космических технологий, которые отвечают новым тенденциям космической деятельности, потребностям экономического и научно-технического развития страны.

Четвертая Программа (2008- 2012 г.г). - определять комплекс мероприятий, направленных на использование космических средств в интересах общества, на развитие высоких технологий, на качественно новый уровень международного сотрудничества.


СКАКОСКАКОсистема контроля и анализа космической обстановки система контроля и анализа космической обстановки

составная часть Национальной космической программы Украинысоставная часть Национальной космической программы Украины

• Первая Программа (1993 - 1997 г.г.) Вторая Программа (1998 - 2002 г.г.)

• Третья Программа (2003 - 2007 г.г.) - Проект "Спостереження".• Система контроля и анализа космической обстановки, баллистическое

обеспечение полетов космических аппаратов, создаваемых в Украину космических систем.

• Цель проекту: обеспечение информацией о результатах анализа космической обстановки; разработка методик и программ баллистического обеспечения полетов космических аппаратов "Сич-1М", "Сич-2".

• Четвертая Программа (2008 - 2012 г.г). - Проект "Спостереження".• Обеспечение эксплуатации и развития системы контроля и анализа космической

обстановки (СКАКО).• Цель проекта: обеспечение опытной эксплуатации системы контроля и

анализа космической обстановки, модернизация действующих и создание новых технических средств, совершенствование программного обеспечения Центра контроля космического пространства, расширение наблюдательной сети


Оптические системы контроля

космического пространства

других стран


СШАСШАОптическая станция воздушных Сил в МАУИ Оптическая станция воздушных Сил в МАУИ (AMOS)(AMOS)

Адаптивный телескоп – 3.67 м Приемный телескоп 1.6м Вспомогательный приемный телескоп - 0.4 м Приемно–излучающий телескоп - 0.8 мизлучающий телескоп – 0.6м Два телескопа 1.2 м на общей монтировке GEODSSGEODSS: 3 телескопа - 1 м., работающих в кадровом : 3 телескопа - 1 м., работающих в кадровом режиме с полем зрения 2 град. режиме с полем зрения 2 град.

Основные задачи АМОС 1) Поддержка запусков тактических и стратегических ракет с Vandenberg и Kauai; 2) Выявление и отслеживание орбитального мусора и наблюдение специальных операций Шатла и спутников 3) Лазерная дальнометрия спутников


РоссияОптико-электронный комплекс "Окно"

Комплекс "Окно", предназначен для автоматического обнаружения высокоорбитальных космических объектов на высотах до 40,000 км, определения их орбит, установления класса, предназначения, состояния и национальной принадлежности.

По сравнению с традиционными радиолокационными средствами комплекс имеет значительно большую дальность действия и более высокую точность измерения параметров космических объектов как на геостационарных, так и на высокоэллиптических орбитах .


Евросоюз телескоп для наблюдения космического мусора

Европейского космического агентства

Диаметр зеркала 1мМонтировка АнглийскаяОптическая схема Ричи-Кретьен Поле зрения 1 град. Звездная величина регистрируемых объектов при экспозиции в 1-2 сек. 21-22, т.е. на геостационарной орбите может наблюдать мусор диаметром 10-20 см.

Телескоп расположен на территории оптической наземной станции в Teide обсерватории Tenerife, Канарские острова


ЯпонияЯпонияцентр охраны космического пространства в центр охраны космического пространства в BiseiBisei

BSGC – первый в мире центр учрежденный специально для отслеживания астероидов и космического мусора.

BSGC построен в 2000 г. в Bisei-cho, Okayama .

Наблюдения искусственных спутников ведутся в двух направлениях: • наблюдение небесных тел на геостационарной и геосинхронной на неподвижном телескопе• наблюдение искусственных спутников и космического мусора на низких орбитах в режиме сопровождения.


Пулковская кооперация оптических наблюдателей (ПулКОН)


Состав объектов в околоземном космическом пространстве


““ЗаселенностьЗаселенность”” околоземного космического пространства околоземного космического пространства

Number 1 274Mag 10 - 19Speed/sec 0" - 5"

Number 11 591Mag 4 - 16Speed/sec 0.05 - 2


Столкновения на низких орбитах на низких орбитах

По имеющимся у США данным, в результате испытания Китаем противоспутникового оружия в космосе сейчас находятся более 2600 (размером более 10 см) отслеживаемых осколков и около 100 тысяч осколков, которые слишком малы для того, чтобы их можно было отследить

Китайская ракета в ночь на 12 января 2007 года успешно сбила старый метеорологический спутник, который находился на орбите примерно в 800 километрах от Земли.


Столкновения на низких орбитахСтолкновения на низких орбитах

Российский военный аппарат "Космос-2251" и американский аппарат Iridium-33. 10 февраля 2009 года в 19:56 по московскому времени на высоте около 800 км.

Маневры по предотвращению столкновения космических аппаратов в 2009 году


Вероятность столкновение


Задачи Состав Методы наблюдений УМОС


Задачи наблюдательной сетиЗадачи наблюдательной сети

• Координатные наблюдения КО (ИСЗ, КМ) Координатные наблюдения КО (ИСЗ, КМ)

• «Ведение» каталога КО«Ведение» каталога КО

• Расчет параметров сближений КО (ИСЗ, КМ)Расчет параметров сближений КО (ИСЗ, КМ)

• Расчет “целеуказаний” КО (ИСЗ, КМ)Расчет “целеуказаний” КО (ИСЗ, КМ)

• Фотометрические наблюдения КО (ИСЗ)Фотометрические наблюдения КО (ИСЗ)

• Определение параметров стабилизации КООпределение параметров стабилизации КО (оси и периоды вращения ИСЗ)(оси и периоды вращения ИСЗ)

• Получение «образов» КО (ИСЗ)Получение «образов» КО (ИСЗ)

• Обеспечение функционирование сайта СетиОбеспечение функционирование сайта Сети


Координатные наблюденияКоординатные наблюдениянизкоорбитальных объектовнизкоорбитальных объектов

Евпатрия

Николаев

Одесса

ДунаевцыУжгород

Львов


50000 km

100 км

25 000 км

50 000 км

Зоны высот КО для наблюдений Зоны высот КО для наблюдений телескопов Сетителескопов Сети


Координатные наблюденияКоординатные наблюдениянизкоорбитальных объектовнизкоорбитальных объектов

Город Телескоп

ОбъективF / D

Поле зрения Мех сопр. mag Тип камеры

Евпатория АЗТ-28 750 / 230 0.4 × 0.3 + 9 CCTV

Дунаевцы АЗТ-28 8000 / 500 0.2 × 0.25 + 9 ТВ трубка

Николаев

САК1500 / 300 1.4 × 1.4 - 13 CCD + TDI

85 / 47 4.2 × 3.2 - 11 CCTV

КТ-50 3000 / 500 0.7 × 0.7 - 14 CCD + TDI

АФУ-75 750 / 260 2.8 × 2.8 - 13 CCD + TDI

Видео 85 / 47 4.2 × 3.2 - 11 CCTV

Одесса КТ-503000 / 500 0.65 × 0.5 + 11 CCTV

85 / 56 4.2 × 3.2 - 11 CCTV

ЛьвовТПЛ-1М

(гид)250 / 100 1.5 × 1.1 - 10 CCTV

ЛД-2 85 / 56 4.2 × 3.2 - 11 CCTV

УжгородТПЛ-1М

(гид)85 / 56 4.2 × 3.2 - 11 CCTV


Фотометрические наблюденияФотометрические наблюдениянизкоорбитальных объектовнизкоорбитальных объектов

Евпатрия

Одесса

ДунаевцыУжгород

Львов


Фотометрические наблюденияФотометрические наблюдениянизкоорбитальных объектовнизкоорбитальных объектов

Город ТелескопОбъектив

F / DТип камеры Фильтр

Евпатория АЗТ-28 750 / 230 CCTV Integral

Дунаевцы АЗТ-28 8000 / 500 Фотометр Integral + G

Одесса КТ-50 3000 / 500 CCTV Integral

ЛьвовТПЛ-1М 250 / 10 CCTV Integral

ЛД-2 ? / 350 Фотометр B + V

УжгородТПЛ-1М 11000 / 1000 Фотометр V

АФУ-75 1000 / 10 Фотометр B + V


Наблюдение высокоорбитальных объектовНаблюдение высокоорбитальных объектов

Евпатрия

Николаев


Наблюдение высокоорбитальных объектовНаблюдение высокоорбитальных объектов

Город ТелескопОбъектив

F / DПоле

зрения mag Тип камеры

Евпатория АЗТ-8 2800 / 700 0.75 × 0.75 17 CCD

НиколаевСАК 1500 / 300 1.4 × 1.4 16 CCD + TDI

КТ-50 3000 / 500 0.7 × 0.7 17.5 CCD + TDI


Методы координатных наблюденийМетоды координатных наблюдений

• Способ накопления кадров со смещением (цифровое сопровождение) – Способ накопления кадров со смещением (цифровое сопровождение) – НиколаевНиколаев, Львов, Ужгород, Одесса, Львов, Ужгород, Одесса

• Режим ВЗН с поворотной платформой (электронное сопровождение) – Режим ВЗН с поворотной платформой (электронное сопровождение) – НиколаевНиколаев

• Привязка к опорным звездам в режиме механического сопровождения – Привязка к опорным звездам в режиме механического сопровождения – ОдессаОдесса

• Привязка к датчикам в режиме механического сопровождения – Привязка к датчикам в режиме механического сопровождения – Евпатория, ДунаевцыЕвпатория, Дунаевцы


Способ накопления кадров со смещением (цифровое сопровождение) (НИИ НАО)) (НИИ НАО)

CCTVкамера

Накопление кадровсо смещением

Накопление кадровОдин кадр

Возможности:Высота орбиты 200 - 2000 kmМасса >=50 kgЭПО >=0.2 m²Точность ~10"

Експ = 0.04 с

Експ = 2.00

Фото объектив


Режим ВЗН с поворотной платформой(электронное сопровождение) (НИИ НАО)(НИИ НАО)

Кадр с поворотом Кадр с поворотомв режиме ВЗН

Обычный кадр

ПЗС камера с режимомвременной задержки

накопления Поворотная платформа


Примеры наблюдений Примеры наблюдений цифрового и электронного сопровожденияцифрового и электронного сопровождения

NEOДист: 0.01 AUСкор: 68 "/minЭксп: 45 secДуга: 51" (32 pix)

SSOДист: 21500 kmСкор: 1760 "/minЭксп: 20 secДуга: 590" (180 pix)

LEOДист: 1180 kmСкор: 0.28 °/secЭксп: 2.2 secДуга: 0.62° (110 pix)


Определение координат и фотометрия ИСЗ на фоне звезд(НИИ АО ОГУ)

Обработка Обработка видеокадроввидеокадров

ИСЗ 07012B ИСЗ 07012B (SaudiSat)(SaudiSat), , 11 11 мая мая 20072007


Наблюдательные компании


Поддержка стартов ракетоносителя ДНЕПРПоддержка стартов ракетоносителя ДНЕПР

ГОД КА АО

2005 Днепр - Восток НЦУИКС

НИИ НАО

2006 Днепр - Гинезис НЦУИКС

Днепр – Гинезис2 НИИ НАО

Днепр – БелКА

2007 Днепр - ТЕОС НЦУИКС

Днепр - РэпидАй НИИ НАО

АО ЛНУ


Подготовка новой программы СКАКО Подготовка новой программы СКАКО (октябрь – ноябрь(октябрь – ноябрь 2009 2009 г) г)

Станция Ночи ИСЗ Положения

Внутренняя точность

Кеплер орбита(один виток)

α.,δ

Возмущенная орбита

(много витков) α.,δ

Николаев 11 84 2585 ±(1."4 ÷ 5."6) ± (1."7 ÷ 20."9)(3m ÷ 10m)

Львов 3 22 312 ±(0."5 ÷ 3."5) ± (1."2 ÷ 29."2)(3m ÷ 12m)

Ужгород 4 33 824 ±(2."3 ÷ 5."8) -

Одесса 5 10 32973 ±(1."2 ÷ 8."3) ± (2."8 ÷17."7)(3m ÷ 8m)

Всего: 12 149 36694


Распределение по эффективной поверхности отражения Распределение по эффективной поверхности отражения низкоорбитальных объектовнизкоорбитальных объектов

NORAD – открытый список NORADССTV – объекты наблюдавшиеся способом накопления кадров со смещениемЦККП – приоритетный список ЦККП Украины

RSC


Наблюдения КА Наблюдения КА “EgyptSat-1”“EgyptSat-1” (27 июля – 23 сентября 2010 г.)(27 июля – 23 сентября 2010 г.)

С 27 июля по 23 сентября на протяжении 12 ночей было проведено 20 проводок астрометрических и фотометрических измерений. При этом три пролета КА (27 июля, 4 и 11 августа) наблюдались синхронно.

Измерительный инструмент

Количествоночей

Количествопроводок

Синхронных проводок

АЗТ-28 (НЦУИКС) 6 6 2АЗТ-28 (ЦПОСИ КНП) 1 1 0КТ-50 (ОАО) 2 2 2ТПЛ-1М (АО ЛНУ) 4 6 1ТПЛ-1М (ЛКД УНУ) 4 5 1

Всего 17 20 6


Моделирование кривых блескаEgyptSat

Наблюденная

Смоделированная

Стабилизированная ориентация

Нестабилизированная ориентация


Старт КА Сич-2, Експрес АТ4Старт КА Сич-2, Експрес АТ4(17 августа – 24 августа(17 августа – 24 августа 20 2011 г.)11 г.)

Станция Ночи ИСЗ(проводки)

Положения Точность

Кеплер орбита(один виток)

α.,δ

Возмущенная орбита

(много витков)α.,δ

Николаев(к)

5 68 336

Львов(к)

4 25 166

Ужгород(ф)

1 1 220

Одесса(к+ф)

3 9 37 312

Евпатория(к+ф)

6 78

Всего: 18 180 37814


Наблюдения геосинхронных космических объектов

85.492.579.9100В % от общего числа наблюдений

318838466190654352Количество положений в каталоге

373519148238514352Общее количество положений

Всего201020092008Год


Распределение по эффективной поверхности отражения Распределение по эффективной поверхности отражения геосинхронных объектовгеосинхронных объектов

NORAD – открытый список NORADССTV – объекты наблюдавшиеся в НИИ НАО

RSC


Наблюдение образов низкоорбитальных ИСЗНаблюдение образов низкоорбитальных ИСЗ2009 -20102009 -2010

Телескоп АЗТ-28 (Евпатория) F=8000м, D=500м


Обработка образов низкоорбитальных ИСЗОбработка образов низкоорбитальных ИСЗ

Метод спекл-интерферометрии.


Эфемеридное обеспечение


ЦККП – НИИ НАО2004 - 2008

Программное обеспечение (PIBOKOS) - численного прогнозирования движения КО, на низких (400 - 2000 км), высоких (2000 - 20000 км) и геостационарных орбитах (~ 36 000 км) методом Рунге-Кутта и Адамса пятого порядка с учетом геогармоник тяготения к шестнадцатому порядке, Солнечно-Лунных возмущений, влияния плотности верхних слоев атмосферы и светового давления.

Программа PIBOKOS выполняет вычисления при наличии предварительных данных элементов возмущенной орбиты в формате каталога NORAD и имеет возможность расчета элементов возмущенной орбиты КО по многопунктним и многовитковом оптическим наблюдениям КО, а также с использованием наклонной дальности по данным лазерных дальномеров и радиотелескопов


Николаев – Одесса2005 - 2009

Программа - KeplerOrbita:• рассчитывает Кеплеровы элементы орбиты КО, движущегося на околоземной орбите, в случае, когда

помимо угловых координат имеются измерения наклонной дальности. • оценивает изменение точности наблюдений в течение времени наблюдений, либо изменение элементов

орбиты, если точность наблюдений достаточно высока.• обеспечивает вычисление эфемериды КО с произвольным шагом времени по заданным элементам

кеплеровой орбиты. Элементы орбиты задаются в международном формате NORAD.• учитывает возмущение движения спутников Земли со стороны Солнца, Луны и больших планет

используется динамическая библиотека JPL.DLL, совместно с модулем JPLEPH, позволяющих реализовать модель Солнечной системы на основе численной теории DE405.

• реализует численное интегрирование системы произвольных дифференциальных уравнений методом Рунге-Кутта 10 порядка.


Одесса - Николаев 2009 - 2011

Программа – Terrasat.

Для первичного определения вектора состояния (x, y, z, Vx, Vy, Vz), на момент наблюдений, использовался аналитический метод Лапласа. Далее методом дифференциальных поправок проводится коррекция первичного вектора состояния численным методом Эверхарт 15-го порядка, используя автоматическую коррекцию шага интегрирования, решая дифференциальные уравнения движения и определяется орбита КО. Как начальные условия используются скорректированный первоначальный вектор состояния.В процессе интегрирования учитывается следующие возмущающие факторы: • возмущения от геопотенциала (до 15 порядка зональных и тесеральних гармоник); • возмущения от Луны и Солнца (положение Луны и Солнца вычисляются с помощью численной модели DE405); • возмущения от светового давления.


Расчета сближений

Частота сближений объектов размером более 10 см из списка http://www.space-track.org.

В течении года на расстояние менее 1-го метра сближаются 17 КО

0

500

1000

1500

2000

2500

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Высота [км]Ча

стот

а сб

лиж

ений

до

5 км

[ 1

/ (3

0 da

y *

1km

) ],

2011

г. февраль

Март

Апрель

Май

Июнь

Июль

Частота сближений в зависимости от высоты.

Выборка: февраль-июль 2011г.

y = 17 + 0.23×x + 7×10-6×x2.

http://www.space-track.org/

http://www.space-track.org/


Средства ведения каталога орбитСредства ведения каталога орбит

• Определение начальных элементов орбит по наблюдениям Определение начальных элементов орбит по наблюдениям на одном виткена одном витке

• Уточнение орбиты по наблюдениям на нескольких витках, Уточнение орбиты по наблюдениям на нескольких витках, сравнение новых наблюдений с существующей орбитойсравнение новых наблюдений с существующей орбитой

• Расчет целеуказаний для наблюдательных пунктовРасчет целеуказаний для наблюдательных пунктов

• Внешнее сравнение наблюдений с эфемеридой Внешнее сравнение наблюдений с эфемеридой ILRSILRS

• Представление данных на сайтеПредставление данных на сайте


Интернет каталог НИИ НАОИнтернет каталог НИИ НАО


Перспективы


Перспективы развития УМОС по наблюдениям Перспективы развития УМОС по наблюдениям низкоорбитальных КОнизкоорбитальных КО

КрАОКацевелиSBGТПЛ АФУ-75

ОдессаКТСТПЛ

ШепетовкаВАУ

УжгородSBGАФУ-75

ЛьвовАФУ-75

КиевТПЛ

ХарьковКТС

Евпатория Лава+ 15 телескопов


Перспективы развития УМОС по наблюдениям Перспективы развития УМОС по наблюдениям низкоорбитальных КОнизкоорбитальных КО

КрАОКацевелиЦейс-600

Одесса80 см

Львов80 см

КиевАЗТ-2 ГАО НАНУАЗТ-8 АО КНУ Харьков

АЗТ-8

+ 6 телескопов


МобиТел в КрымуМобиТел в Крыму


Легкие телескопы для наблюдений Легкие телескопы для наблюдений низкоорбитальных ИСЗнизкоорбитальных ИСЗ


Задачи наблюдательной сетиЗадачи наблюдательной сети

В рамках функционирования программы СКАКО и выполнения В рамках функционирования программы СКАКО и выполнения научных планов астрономических обсерваторий в Украине создана научных планов астрономических обсерваторий в Украине создана сеть оптических станций по контролю околоземного космического сеть оптических станций по контролю околоземного космического пространства обеспечивающая :пространства обеспечивающая :

• координатные наблюдения КО (ИСЗ, КМ),координатные наблюдения КО (ИСЗ, КМ),• «ведение» каталога КО,«ведение» каталога КО,• расчет параметров сближений КО (ИСЗ, КМ),расчет параметров сближений КО (ИСЗ, КМ),• расчет “целеуказаний” КО (ИСЗ, КМ),расчет “целеуказаний” КО (ИСЗ, КМ),• фотометрические наблюдения КО (ИСЗ),фотометрические наблюдения КО (ИСЗ),• определение параметров стабилизации КО,определение параметров стабилизации КО, (оси и периоды вращения ИСЗ),(оси и периоды вращения ИСЗ),• получение «образов» КО (ИСЗ),получение «образов» КО (ИСЗ),• функционирование сайта Сети.функционирование сайта Сети.


СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

ПРИГЛАШАЕМ К СОТРУДНИЧЕСТВУ!ПРИГЛАШАЕМ К СОТРУДНИЧЕСТВУ!

ЦПОСИ КНПДунаевцы - Рыщенко С.В. НЦУИКС Евпатория -...

Documents