vestnik Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества Ecological Bulletin of Research Centers of the Black Sea Economic Cooperation 1729-5459 Кубанский государственный университет RU 784 Научная статья Original article Статьи Article Определение рациональной орбиты малого космического аппарата, предназначенного для мониторинга объектов космического мусора в области ГСО Determination of rational orbit of small spacecraft, designed for monitoring of space debris objects in GEO region Агапов В.М. Агапов Владимир Михайлович Agapov Vladimir M. agapovvm@tsniimash.ru

канд. техн. наук, главный конструктор Автоматизированной системы предупреждения об опасных ситуациях в околоземном космическом пространстве (АСПОС ОКП) Центрального научно-исследовательского института машиностроения (ЦНИИмаш)

 Ёлкин К.С. Ёлкин Константин Сергеевич Elkin Konstantin S. yolkinks@tsniimash.ru

канд. техн. наук, исполняющий обязанности начальника отделения Центрального научно-исследовательского института машиностроения (ЦНИИмаш)

 Емельянов В.А. Емельянов Владимир Алексеевич Emel’yanov Vladimir A. vaem45@tsniimash.ru

д-р техн. наук, профессор, начальник сектора Центрального научно-исследовательского института машиностроения (ЦНИИмаш)

 Меркушев Ю.К. Меркушев Юрий Константинович Merkushev Yuriy K. merkushevyk@tsniimash.ru

ведущий инженер Центрального научно-исследовательского института машиностроения (ЦНИИмаш)

 Рамалданов Р.П. Рамалданов Роман Петрович Ramaldanov Roman P. ramaldanovrp@tsniimash.ru

аспирант, инженер 1 категории Центрального научно-исследовательского института машиностроения (ЦНИИмаш)

 Усовик И.В. Усовик Игорь Вячеславович Usovik Igor V. usovikiv@tsniimash.ru

канд. техн. наук, исполняющий обязанности начальника отдела Центрального научно-исследовательского института машиностроения (ЦНИИмаш)

 Центральный научно-исследовательский институт машиностроения (ЦНИИмаш), КоролёвCentral Research Institute of Machine Building (TsNIIMash), Korolev, Moscow Oblast Центральный научно-исследовательский институт машиностроения (ЦНИИмаш), Королёв, Московская областьCentral Research Institute of Machine Building (TsNIIMash), Korolev, Moscow Region 29 12 2017 4 7 13 17 10 2017 13 11 2017 29 12 2017 Copyright (c) 2017 Агапов В.М., Ёлкин К.С., Емельянов В.А., Меркушев Ю.К., Рамалданов Р.П., Усовик И.В. 2017 Агапов В.М., Ёлкин К.С., Емельянов В.А., Меркушев Ю.К., Рамалданов Р.П., Усовик И.В. Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Despite the fact that a large number of space debris objects (SDOs) have been detected and registered from Earth by terrestrial telescopes, there is an area where their use is problematic or impossible due to the time of day or the rotation period of the SDO. This area should be controlled with the help of space telescopes (ST). The article deals with the problem of detecting fragments of space debris in near-earth space, populating the vicinity of the geostationary orbit. The determination of rational effectiveness parameters of the orbital formation design of a small spacecraft for observing SDOs will allow for selection of formations with high effectiveness parameters for solving the chosen problem. As parameters of effectiveness, a dimensional interval of positional measurements of geosynchronous SDOs, the time between consecutive observation sessions of SDOs, and the minimum size of a previously unknown SDO detection were chosen. Simulation modeling of the detection and orbit determination processes of previously unknown SDOs provides effectiveness parameters calculation for various variants of small-scale spacecraft orbital construction. Calculating the proposed parameters of the target effectiveness for various orbital formations makes it possible in the future to compare the obtained scientific result with other proposals for solving the problem of detecting geosynchronous SDOs productively. We have obtained high effectiveness parameters with one small spacecraft on circular equatorial orbits with altitudes of 13899 or 23623 km with the proposed method of surveying the celestial sphere.

Рассматривается задача обнаружения фрагментов космического мусора в околоземном пространстве в области геостационарной орбиты малым космическим аппаратом. Используя имитационное моделирование процессов обнаружения и определения орбит ранее не известных малых объектов космического мусора вычислены параметры эффективности малого КА для различных вариантов его орбитального построения, что позволяет объективно сравнивать полученный научный результат с другими предложениями по решению задачи обнаружения ОКМ на ГСО. Представлены результаты поиска рациональной орбиты малого КА на круговых экваториальных орбитах с предложенным способом обзора небесной сферы. Получены высокие показатели целевой эффективности.

 космический мусор рациональная орбита геостационарная орбита космический аппарат блеск целевая эффективность имитационное моделирование space debris optimal orbit geostationary orbit spacecraft radiance target effectiveness simulation modeling Valley M.T. et al. Small Space Object Imaging: LDRD Final Report // Sandia National Laboratories. 2009. P. 1-33. Bendish J., Hoffman J.P.., Libscher R. Detection of space debris by the use of space based optical sensors // ESA SD-01. 1993. P. 91-97. Космический мусор. Кн. 2. Предупреждение образования космического мусора / Под науч. ред. проф. Г.Г. Райкунова. М.: Физматгиз, 2014. 188 с. . Moscow, Fizmatgiz Pub., 2014, 188 p. (In Russian)] Емельянов В.А., Ёлкин К.С., Маслов В.В., Меркушев Ю.К. Эффективность контроля малых фрагментов КМ вблизи ГСО с помощью высокоорбитального КА наблюдения // Космонавтика и ракетостроение. 2014. № 5. С. 138-144. . Kosmonavtika i raketostroenie , 2014, no. 5, pp. 138-144. (In Russian)] Bakut P.A. et al. Statistical synthesis of the optimal algorithm for detecting celestial objects observed in the optical band // J. of Communications Tech. and Electronics. 2009. Vol. 54. No. 8. P. 974-985. Класс Е.В., Поташов С.Ю., Шаховский В.В. Математическая модель оценки проницающей способности оптоэлектронных систем по обнаружению космического мусора, находящегося на околоземных орбитах // Труды МФТИ. 2010. Т. 2. № 3. С. 182-188. . Trudy MFTI , 2010, vol. 2, no. 3, pp. 182-188. (In Russian)] Емельянов В.А., Рамалданов Р.П., Успенский Г.Р. Метод дистанционного определения параметров ФКМ бортовой камерой ИК диапазона // Космонавтика и ракетостроение. 2015. № 5. С. 155-162. . Kosmonavtika i raketostroenie , 2015, no. 5, pp. 155-162. (In Russian)]