Математическая модель зеркальной системы обсерватории «Миллиметрон» и описание метода предварительного обмера телескопа в рамках данной модели

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Создается система контроля геометрии зеркал обсерватории «Миллиметрон» для работы в составе бортового комплекса научной аппаратуры. Система предназначена для контроля качества зеркальной системы космического телескопа и использования получаемых данных в качестве сигналов «обратной связи» для предварительных настройки и юстировки оптической системы телескопа в космическом пространстве. Задачей системы является определение многомерного вектора неизвестных параметров зеркальной системы телескопа по косвенным измерениям, получаемым в результате обмера телескопа 3D-сканированием. Создана математическая модель, численно описывающая процесс предварительного обмера зеркальной системы обсерватории «Миллиметрон» с использованием оптических контрольных меток на поверхности зеркальной системы. Линейная математическая модель позволяет связать фактические косвенные измерения зеркальной системы с неизвестными смещениями ее параметров, определяющими форму телескопа. Выведена формула для оптимального решателя обратной задачи в процессе предварительного обмера зеркальной системы. Описана методика обмера составляющих элементов телескопа в рамках его предварительной настройки. Обмер контрольных меток выполняется бортовым 3D-сканером, применяемым в конструкции системы контроля зеркальной системы. Проведен анализ ошибок при использовании оптимального решателя, получена ковариационная матрица для вектора ошибки оцениваемых параметров.

Об авторах

Сергей Николаевич Макаров

Конструкторско-технологический институт научного приборостроения СО РАН

Email: makarovsn@tdisie.nsc.ru

старший научный сотрудник

Россия, 630058, г. Новосибирск, ул. Русская, 41

Александр Григорьевич Верхогляд

Конструкторско-технологический институт научного приборостроения СО РАН

Email: verhog@tdisie.nsc.ru

и. о. заместителя директора

Россия, 630058, г. Новосибирск, ул. Русская, 41

Михаил Федорович Ступак

Конструкторско-технологический институт научного приборостроения СО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: stupak@tdisie.nsc.ru

кандидат физико-математических наук, доцент, ведущий научный сотрудник

Россия, 630058, г. Новосибирск, ул. Русская, 41

Дмитрий Аркадьевич Овчинников

АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева»

Email: dao@iss-reshetnev.ru

заместитель начальника отдела 355

Россия, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52

Юрий Алексеевич Оберемок

АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева»

Email: oberemok@iss-reshetnev.ru

начальник отдела

Россия, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52

Список литературы

  1. Обзор научных задач для обсерватории «Миллиметрон» / Н. С. Кардашев, И. Д. Новиков, В. Н. Лукаш и др. // УФН. 2014. Т. 184, № 12. С. 1319–1352. doi: 10.3367/UFNr.0184.201412c.1319.
  2. Space mission Millimetron for terahertz astronomy / A. V. Smirnov, A. M. Baryshev, S. V. Pilipenko et al. // Proc. of SPIE. 2012. Vol. 8442. P. 84424C. Doi: 10.1117 / 12.927184.
  3. Астрокосмический центр ФИАН, г. Москва [Электронный ресурс] : офиц. сайт. URL: http://millimetron.web2.ru/ru/ (дата обращения: 02.02.2021).
  4. Лукин А. В., Мельников А. Н., Скочилов А. Ф. Контроль зеркала контррефлектора телескопа «Миллиметрон» на основе использования синтезированной голограммы // Фотоника. 2016. № 5. С. 44–48.
  5. Разработка интерференционно-голографической ИК системы контроля формы центрального параболического зеркала космического телескопа обсерватории «Миллиметрон» / А. Г. Поле-щук, Р. К. Насыров, А. Е. Маточкин и др. // Труды «Интерэкспо Гео-Сибирь». 2015. Т. 1. С. 51–58.
  6. Система контроля геометрических параметров центрального зеркала космического телескопа «Миллиметрон» / А. Г. Верхогляд, В. М. Михалкин, В. А. Куклин и др. // Решетневские чтения : материалы конф. ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2014. Т. 1(18). С. 61–63.
  7. Кириченко Д. В., Клеймёнов В. В., Новикова Е. В. Крупногабаритные оптические космические телескопы // Изв. вузов. Приборостроение. 2017. Т. 60, № 7. С. 589–602. doi: 10.17586/0021-3454-2017-60-7-589-602.
  8. Демин А. В., Денисов А. В., Летуновский А. В. Оптико-цифровые системы и комплексы космического назначения // Изв. вузов. Приборостроение. 2010. Т. 53, № 3. С. 51–59.
  9. Демин А. В. Математическая модель процесса юстировки составных зеркал // Известия вузов. Приборостроение. 2015. Т. 58, № 11. С. 901–907. doi: 10.17586/0021-3454-2015-58-11-901-907.
  10. Демин А. В., Ростокин П. В. Алгоритм юстировки составных зеркал // Компьютерная оптика. 2017. Т. 41, № 2. С. 291–294. doi: 10.18287/2412-6179-2017-41-2-291-294.
  11. Wavefront calibration testing of the James Webb Space Telescope primary mirror center of curvature optical assembly / G. Olczak, C. Wells, D. J. Fischer, M. T. Connolly // Proceedings of SPIE. 2012. Vol. 8450. 84500R. doi: 10.1117/12.927003.
  12. Algorithm and mathematical model for geometric positioning of segments on aspherical composite mirror / B. Conquet, L. F. Zambrano, N. K. Artyukhina et al. // Приборы и методы измерений. 2018. Т. 9, № 3. С. 234–242. doi: 10.21122/2220-9506-2018-9-3-234-242.
  13. Батшев В. И., Пуряев Д. Т. Оптическая система и методика контроля позиционирования сегментов составного параболического зеркала радиотелескопа космической обсерватории «Миллиметрон» // Измерительная техника. 2009. № 5. С. 29–31.
  14. Пуряев Д. Т., Батшев В. И., Польщикова О. В. Метод контроля качества выпуклого гиперболического зеркала радиотелескопа космической обсерватории «Миллиметрон» [Электронный ресурс] // Инженерный журнал: наука и инновации. 2013. Вып. 7. URL: http://engjournal.ru/catalog/pribor/optica/833.html (дата обращения: 02.02.2021).
  15. Сычев В. В., Клем А. И. Алгоритм управления многоэлементным зеркалом на примере космического телескопа обсерватории «Миллиметрон» // Оптика атмосферы и океана. 2018. № 7. С. 578–586. doi: 10.15372/AOO20180712.
  16. Сомов С. Е. Юстировка и калибровка информационно-измерительной системы для определения ориентации спутника землеобзора и его наблюдательного оборудования // Известия Самарского научного центра РАН. 2018. Т. 20, № 1-1. С. 87–96. doi: 10.24411/1990-5378-2018-00127.
  17. Математическое моделирование работы 3D-сканера системы контроля зеркальной системы обсерватории «Миллиметрон» [Электронный ресурс] / С. Н. Макаров, А. Г. Верхогляд, М. Ф. Ступак и др. // Решетневские чтения : XXIV Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. памяти генер. конструктора ракет.-космич. систем акад. М. Ф. Решетнева (Красноярск, 10–13 нояб. 2020 г.). Красноярск, 2020. Ч. 1. С. 101–102.
  18. Фихтенгольц Г. М. Курс дифференциального и интегрального исчисления. В 3 т. 8-е изд. М. : Физматлит, 2003. Т. I. 680 с. ISBN 5-9221-0156-0.
  19. Ширяев А. Н. Глава 2, § 6. Случайные величины II // Вероятность. 3-е изд. Cambridge, New York : МЦНМО, 2004. Т. 1. С. 301.
  20. Беклемишев Д. В. Дополнительные главы линейной алгебры. М. : Наука, 1983.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Макаров С.Н., Верхогляд А.Г., Ступак М.Ф., Овчинников Д.А., Оберемок Ю.А., 2021

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.