Российские учёные создали принципиально новый прибор для ориентации космических аппаратов — построитель местной вертикали (ПМВ). Авторы разработки заявляют, что их устройство легче аналогов, тратит меньше энергии и обладает высокой точностью. Кроме того, новый ПМВ способен построить полную круговую панораму в 360 градусов. Об этом сообщили в Московском государственном университете геодезии и картографии (МИИГАиК).
Эксплуатация любого космического аппарата не возможна без системы пространственной ориентации, обеспечивающей определённое положение его осей относительно заданных направлений. Это необходимо, в частности, для направления солнечных батарей на Солнце, проведения научных экспериментов, навигационных измерений и передачи информации на Землю.
Важнейшим элементом системы ориентации можно считать ПМВ — бортовой прибор, определяющий направление на центр планеты или звезды, вокруг которой обращается аппарат (например, Земли или Солнца).
Принципы построения ПМВ могут быть различны, но на практике для ориентации по Земле получили распространение оптико-электронные ПМВ, работающие в диапазоне 14–16 мкм, соответствующем собственному тепловому излучению нашей планеты, что позволяет определять её горизонт независимо от положения Солнца.
В действующих приборах, по словам учёных из МИИГАиК, применяется оптико-механическое сканирование, предполагающее использование подвижных механических узлов. В вузе разработали и запатентовали специальный объектив для ПМВ, который, по мнению разработчиков, упростит конструкцию, убрав «лишние» детали. При этом работоспособность и точность устройства увеличатся.
«Отказ от подвижных механических частей и переход к использованию многоэлементных приёмников излучения является актуальной задачей, которую мы пытаемся решить», — рассказала одна из разработчиков нового ПМВ, декан факультета оптического приборостроения МИИГАиК, профессор Ирина Торшина.
Она объяснила, что в приборе используется оригинальный панорамный объектив, обеспечивающий широкий диапазон и круговой обзор пространства, что позволяет отказаться от механического сканирования. А прямо сейчас команда исследователей разрабатывает макет малогабаритного ПМВ с массой до одного килограмма. Погрешность его измерений составит менее трёх угловых минут.
Угловая минута — астрономическая единица измерения. Её используют для указания видимых размеров небесных тел. Например, угловой размер Солнца — примерно 32 минуты, а угловые размеры звёзд равны долям секунды.
Как пояснила Торшина, одна из проблем при создании ПМВ состоит в необходимости адаптации системы при изменении высоты полёта. При высоте 300 км угловой размер Земли равен 142,8 градусов, а на высоте в 1000 км — 119,8 градусов, то есть существенно меняется. Схема с использованием панорамного объектива с углом обзора 360 градусов полностью решает проблемы.
Возникновение и развитие оптико-электронного приборостроения в МИИГАиК как научного направления связаны именно с космической тематикой. Первые разработки в этой области относятся к 60-м годам минувшего века, отмечают в вузе.
Ранее учёные университета разработали совместно с партнёрами курсометр (измеритель курсового угла полёта космического аппарата) и стенд, измеряющий точность приборов для ориентации по звёздам. Сегодня разработка космического ПМВ — одно из ключевых научных направлений факультета оптического приборостроения.