Звездный трекер - Star tracker

Программное обеспечение для отслеживания звезд в реальном времени STARS работает с изображением из EBEX 2012 г., космологический эксперимент на космическом воздушном шаре, запущенный из Антарктиды, 29 декабря 2012 г.

А звездный трекер это оптическое устройство, которое измеряет положение звезды с помощью фотоэлементы или фотоаппарат.[1]Поскольку положение многих звезд было измерено астрономами с высокой степенью точности, звездный трекер на спутник или же космический корабль может использоваться для определения ориентации (или отношение ) космического корабля по отношению к звездам. Для этого звездный трекер должен получить изображение звезд, измерить их видимое положение в системе отсчета космического корабля и идентифицировать звезды, чтобы их положение можно было сравнить с их известным абсолютным положением из звездного каталога. Система отслеживания звезд может включать в себя процессор для идентификации звезд путем сравнения структуры наблюдаемых звезд с известной структурой звезд на небе.

История

В 1950-х и начале 1960-х годов звездные трекеры были важной частью ранних систем дальнего действия. баллистические ракеты и крылатые ракеты, в эпоху, когда инерциальные навигационные системы (INS) не были достаточно точными для межконтинентальных диапазонов.[2]

Выбор ведущей звезды зависит от времени, связанного с вращением Земли, и местоположения цели. Обычно используется набор из нескольких ярких звезд. Для систем, основанных исключительно на слежении за звездами, используется какой-то записывающий механизм, обычно магнитная лента, был предварительно записан с сигналом, который представлял угол звезды в течение дня. При запуске лента была перенаправлена ​​на подходящее время.[2]

Во время полета сигнал на ленте использовался для приблизительного позиционирования телескопа так, чтобы он указывал на ожидаемое положение звезды. В фокусе телескопа находился фотоэлемент и своего рода генератор сигналов, обычно вращающийся диск, известный как измельчитель. Измельчитель заставлял звезду неоднократно появляться и исчезать на фотоэлементе, создавая сигнал, который затем сглаживался для получения переменный ток выход. Фаза этого сигнала сравнивалась с фазой на ленте для получения сигнала наведения.[2]

Система может быть дополнительно улучшена путем объединения ее с INS, и в этом случае дополнительные схемы на INS генерируют опорный сигнал, устраняя необходимость в отдельной ленте.[2] Эти «звездные инерциальные» системы были особенно распространены с 1950-х по 1980-е годы, хотя некоторые системы используют их по сей день.[3][4]

Текущая технология

Многие модели[5][6][7][8][9] в настоящее время доступны. Звездные трекеры, требующие высокой чувствительности, могут запутаться из-за отражения солнечного света от космического корабля или из-за выхлопных газов от двигателей космического корабля (либо отражение солнечного света, либо загрязнение окна звездного трекера). Звездные трекеры также подвержены множеству ошибок (низкая пространственная частота, высокая пространственная частота, временная частота, ...) в дополнение к множеству оптических источников ошибок (сферическая аберрация, Хроматическая аберрация, так далее.). Есть также много потенциальных источников путаницы при идентификации звезды. алгоритм (планеты, кометы, сверхновые, то бимодальный характер функция разброса точки для соседних звезд, других ближайших спутников, точечного светового загрязнения из больших городов на Земле, ...). Всего около 57 ярких навигационные звезды в общем пользовании. Однако для более сложных миссий все базы данных звездного поля используются для определения ориентации космического корабля. Типичный звездный каталог для определения отношения с высокой точностью происходит из стандартного базового каталога (например, из Военно-морская обсерватория США ), а затем отфильтрованы, чтобы удалить проблемные звезды, например, из-за кажущаяся величина изменчивость, индекс цвета неопределенность или местоположение в пределах Диаграмма Герцшпрунга-Рассела подразумевая ненадежность. В этих типах звездных каталогов могут храниться тысячи звезд в памяти на борту космического корабля или обрабатываться с помощью инструментов наземная станция а затем загрузил.[нужна цитата ]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "Звездная камера". НАСА. Май 2004. Архивировано с оригинал 21 июля 2011 г.. Получено 25 мая 2012.
  2. ^ а б c d Хоббс, Марвин (2010). Основы наведения ракет и космической техники. Wildside Press. С. 1–104. ISBN  9781434421258.
  3. ^ Хэмблинг, Дэвид (2018-02-15). «Запуск ракеты с подводной лодки сложнее, чем вы думаете». Популярная механика. Получено 2020-06-12.
  4. ^ "Звездные трекеры". Гудрич. Архивировано из оригинал 17 мая 2008 г.. Получено 25 мая 2012.
  5. ^ "Звездные трекеры Ball Aerospace". Ballaerospace.com. Получено 2013-09-09.
  6. ^ "Системы ориентации и орбиты". Jena-optronik.de. Получено 2013-09-09.
  7. ^ «Оптронная деятельность». Содерн. Получено 2017-11-09.
  8. ^ «OpenStartracker». UBNL. Получено 2018-01-14.