Ученые Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» разработали портативный стенд для проверки оптических устройств, используемых для лазерной локации орбитальных аппаратов.
Установка позволит оперативно оценивать характеристики калибровочных спутников, что необходимо для точного измерения и прогнозирования орбит космических аппаратов.
«По заказу одной российской научно-производственной корпорации мы разработали прототип стенда для проверки сферических оптических ретрорефлекторов. Эти устройства нужны для измерения расстояния до космических аппаратов и определения их местоположения. Наш прототип специально создан для испытаний таких устройств, что позволяет ему иметь компактные размеры. Кроме того, он проще и будет стоить меньше благодаря применению всего двух тензодатчиков, которые преобразуют механическую нагрузку в удобный для измерения сигнал», — отметил доцент кафедры лазерных измерительных и навигационных систем (ЛИНС) СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Егор Шалымов.
Как уточнили в вузе, на орбите Земли насчитывается свыше 10 тыс. активных спутниковых систем, и с каждым годом их количество растет. В состав группировки спутников входят ретрорефлекторы — шарообразные оптические устройства, по всей поверхности которых расположены лазерные отражатели — небольшие зеркала. Также космические ретрорефлекторы могут иметь конструкцию, например, в виде внутреннего и внешнего сферического корпусов из стекол с различным преломлением. Когда свет попадает на ретрорефлектор, он отражается обратно, что позволяет измерять расстояние и вычислять местоположение различных объектов на Земле и других спутников.
Для проверки ретрорефлекторов необходимы специальные стенды, которые позволяют выяснить, обеспечивают ли они точность измерений, сравнить их фактические характеристики с проектными спецификациями, а также удостовериться в том, что они соответствуют всем требованиям. Однако в настоящее время космические ретрорефлекторы проверяются на стендах, разработанных для других оптических устройств, что требует значительных затрат как в аппаратном, так и временном плане, поскольку для каждого тестируемого устройства необходимо настраивать вычислительные процессы.
Проверка устройств
По данным пресс-службы, во время проверки ретрорефлекторов важно контролировать отклонение положения геометрического центра относительно центра их масс. Оно не должно превышать 100 микрометров. Это означает, что их оси или поверхности должны быть выровнены так, чтобы они могли правильно отражать свет обратно к источнику. Если геометрический центр спутника будет слишком далеко от своего центра масс, это может привести к ошибкам в измерениях или ухудшению работы устройства.
Чтобы физически смоделировать возможное смещение, ученые ЛЭТИ помещали на прототип стенда, представляющего собой небольшую платформу, массивный стальной шар. На шар крепился магнит, который смещает центр масс на заданное значение. Используя набор шарообразных магнитов различного размера, можно было контролируемо смещать центр масс и сравнивать рассчитанное значение с измеряемым на стенде значением. Результаты испытаний подтвердили, что разработанный образец позволяет обеспечить необходимую точность измерений.
Фото: hi-tech.mail.ru