Иркутск, Россия
Иркутск, Иркутская область, Россия
Иркутск, Россия
При проведении активного космического эксперимента «Радар–Прогресс» с помощью оптического телескопа АЗТ-33ИК Саянской обсерватории ИСЗФ СО РАН регистрировались изображения транспортных грузовых кораблей серии «Прогресс» и области пространства вокруг них. Во время включения двигательной установки и после ее выключения в процессе продувки топливной системы были получены изображения струй выхлопных газов и топливных струй, сопровождавших эти процессы. В разных сеансах эксперимента ориентация «Прогрессов» относительно телескопа была различной, что позволило определить некоторые параметры наблюдаемых явлений. Полученные параметры позволяют определить момент включения двигательных установок, оценить скорость истечения струй и, при необходимости, контролировать геометрию космического эксперимента. В работе приведены обобщенные характеристики и параметры оптических сигналов от струй, измеренные в данных экспериментах.
Активный космический эксперимент, оптический сигнал, космический аппарат, низкая орбита, телескопические наблюдения
ВВЕДЕНИЕ
Активный космический эксперимент (КЭ) «Радар–Прогресс» был направлен в первую очередь на исследование процессов в ионосферной плазме, вызванных контролируемым включением двигательных установок на борту транспортного грузового корабля (ТГК) «Прогресс» [Хахинов и др., 2012, 2013]. При этом ведущая роль в диагностике состояния ионосферы отводилась Иркутскому радару некогерентного рассеяния (ИРНР) ИСЗФ СО РАН [Лебедев и др., 2008; Potekhin et al., 2009].
В то же время при включении двигателей могут проявляться другие эффекты, которые недоступны для радарных измерений. Очевидной является попытка получить оптическое изображение ТГК во время эксперимента. Движение космического аппарата происходит по низкой орбите на удалении около 300-400 км от поверхности Земли - на таком расстоянии имеется возможность получить достаточно детальное изображение если не самого космического аппарата (КА), то области вокруг КА, связанной с выбросом вещества в процессе работы двигателей.
Для анализа орбиты, а также технического состояния КА часто используются телескопические наблюдения [Korobtsev et al., 2011]. В таких измерениях, как правило, отраженное от КА солнечное излучение регистрируется как полученное от точечного источника, т. е. анализируется изменение блеска космического аппарата.
При использовании специальных адаптивных оптических систем возможно получение детальных изображений космических аппаратов на низких орбитах [Галкин и др., 2008], а применение методов спекл-интерферометрии в сочетании с достаточно крупным инструментом позволяет получить изображение КА и на геостационарной орбите [Алешин и др., 2011].
В данной работе не ставилась задача получить изображение ТГК «Прогресс» - это невозможно осуществить с имеющимися средствами наблюдений. Предполагалось зарегистрировать момент включения двигательной установки, получить изображения струй, выброс которых сопровождает работу двигателя, занимающих область, существенно превышающую размеры самого космического аппарата. Планировалось измерить параметры струй, исследовать их динамику и взаимодействие с окружающей средой.
Поставленная задача была реализована только частично. Оказалось, что оптический сигнал от струи газа при работе двигательной установки достаточно слабый - на пределе чувствительности системы регистрации. Существенным ограничением стала и зависимость от погодных условий. Продолжительность космического эксперимента не превышает нескольких минут, и, хотя сеансы наблюдений планировались из условий наилучшей видимости ТГК «Прогресс» радаром и другими пунктами наблюдений, погодные условия в момент их проведения могли быть далеко не идеальными. В отдельных случаях оптические изображения не были зарегистрированы в течение эксперимента по техническим причинам.
Тем не менее в нескольких удачных сеансах наблюдений были получены оптические изображения струй во время и после включения двигателей на ТГК «Прогресс». Описание аппаратуры и методик, с помощью которых проводились оптические наблюдения ТГК «Прогресс» во время сеансов КЭ «Радар-Прогресс», приведено в [Клунко и др., 2016]. Обобщенные характеристики и параметры оптических сигналов от струй, измеренные в этих экспериментах, приводятся в данной работе.
1. Алешин В.П., Балега Ю.Ю., Максимов А.Ф. и др. Спекл-интерферометрия геостационарных ИСЗ: реальность и перспективы // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнева. 2011. Вып. 6 (39). С. 154-158.
2. Галкин А.А., Гришин Е.А., Иншин П.П., Шаргородский В.Д. Получение изображений космических аппаратов телескопом Алтайского оптико-лазерного центра с использованием адаптивной оптики // Космические исследования. 2008. Т. 46, № 3. С. 201-205.
3. Клунко Е.В., Еселевич М.В., Тергоев В.И. Наблюдения на оптическом телескопе АЗТ-33ИК // Солнечно-земная физика. 2016. Т. 2, № 3. С. 17-23.
4. Лебедев В.П., Хахинов В.В., Габдуллин Ф.Ф. и др. Исследование методами радиозондирования характеристик плазменного окружения низкоорбитальных космических аппаратов // Космонавтика и ракетостроение. 2008. № 1 (50). С. 51-60.
5. Платов Ю.В., Куликова Г.Н., Черноус С.А. Классификация газопылевых образований в верхней атмосфере, связанных с выбросами продуктов сгорания ракетных двигателей // Космические исследования. 2003. Т. 41, № 2. С. 168-173.
6. Платов Ю.В., Семенов А.И., Филиппов Б.П. Конденсация продуктов сгорания в выхлопной струе ракетных двигателей в верхней атмосфере // Геомагнетизм и аэрономия. 2011. Т. 51, № 4. С. 556-562.
7. Хахинов В.В., Потехин А.П., Лебедев В.П. и др. Результаты дистанционного зондирования ионосферных возмущений в активных космических экспериментах «Радар-Прогресс» // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9, № 3. С. 199-206.
8. Хахинов В.В., Потехин А.П., Лебедев В.П. и др. Некоторые результаты активных космических экспериментов «Плазма-Прогресс» и «Радар-Прогресс» // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнева. 2013. Спец. вып. 5 (51). С. 160-163.
9. Korobtsev I., Tergoev V., Karavaev Yu., et al. Observations of near-Earth space objects at the Sayan Observatory. Opportunities and perspectives // Proceeding of 9-th US/Russian Space Surveillance Workshop. Irkutsk, 2012. S5.6.
10. Kung R.T.V., Cianciolo L., Myer J.A., Solar scattering from condensation in Apollo translunar injection plume // AIAA J. 1975. V. 13. P. 432-437.
11. Platov Y.V., Kosch M.J. Sublimation of ice particles from rocket exhausts in the upper atmosphere // J. Geophys. Res. 2003. V. 108, N A12. P. 1434-1439.
12. Potekhin A.P., Khakhinov V.V., Medvedev A.V., et al. Active space experiments with the use of the transport spacecraft “Progress” and Irkutsk IS Radar // PIERS Proceedings. Moscow, 2009. P. 223-227.
13. Wu B.J.C. Possible water vapor condensation in rocket exhaust plumes // AIAA J. 1975. V. 13, N 6. P. 797-802.
