Том 14, № 6 (2013)

Отмечаются основные моменты на пути создания глобальных космических навигационных систем первого и второго поколений: объем и содержание работ, этапы и сроки проведения работ, основные характеристики спутников этих систем. Приводятся основные результаты модернизации космического сегмента отечественной глобальной космической навигационной системы второго поколения, полученные в процессе реализации федеральной целевой программы «Глобальная навигационная система». Раскрываются основные направления развития и модернизации космического сегмента отечественной глобальной космической навигационной системы, определенные в федеральной целевой программе «Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС на 2012-2020 гг.».

Проведен анализ характеристик существующей орбитальной группировки системы ГЛОНАСС и тенденций развития зарубежных глобальных навигационных спутниковых систем, выработаны подходы и требования для разработки модернизированной структуры орбитальной группировки. Проанализированы различные варианты модернизации орбитальной группировки ГЛОНАСС, исследована эволюция и методы ее компенсации для рассматриваемых вариантов орбитальных группировок. Разработаны предварительные предложения по структуре орбитальной группировки системы ГЛОНАСС к 2020 г.

Работа посвящена вопросам организации частотно-временного обеспечения (ЧВО) глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС) ГЛОНАСС. Рассмотрены основные задачи ЧВО ГНСС ГЛОНАСС, приведено краткое описание реализованной в настоящее время в центре управления системой ГЛОНАСС технологии ЧВО, представлены основные результаты анализа функционирования комплекса технических и программных средств ЧВО, достигнутые точностные характеристики ЧВО и основные направления их совершенствования.

«Лазерный ГЛОНАСС» - это совокупность методов и технических средств на основе использования которых, погрешность космического сегмента ГЛОНАСС уменьшена. Создание и полномасштабное развертывание бортовых и наземных систем лазерного ГЛОНАСС может рассматриваться как эффективный ассиметричный ответ конкурирующим системам (GPS, Galileo и др.), в части обеспечения точности космического сегмента. Создание опытных и серийных образцов бортовой и наземной лазерной аппаратуры предусмотрено ФЦП «Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС на 2012-2020 гг.». Вопрос создания лазерного ГЛОНАСС и, следовательно, достижения мирового лидерства в части потенциальной точности эфемеридно-временного обеспечения - реальная перспектива ближайшего времени.

Представлены модели расчета экономической эффективности спутников связи для двух схем финансирования: из госбюджета или за счет внешнего банковского кредитования. Для каждой схемы финансирования сформированы показатели экономической эффективности: срок окупаемости базовых затрат и индекс доходности проекта. Разработаны математические модели расчета показателей экономической эффективности для двух схем финансирования, предложен критерий по ограничению диапазона существования показателей экономической эффективности - доходность от проекта не ниже доходности от банковского вклада. По результатам оценочных расчетов выработаны рекомендации по ограничению срока окупаемости базовых затрат, менее одной трети срока активного существования.

Проведен сравнительный анализ соответствия текущего состояния комплекса функционального дополнения ГЛОНАСС перспективным требованиям потребителей в части точности навигационного обеспечения. Предложен алгоритм высокоточного определения местоположения потребителей, обеспечивающий удовлетворение перспективных требований потребителей. Приведены результаты экспериментального исследования алгоритмов работы данного комплекса при использовании существующих технических средств системы дифференциальной коррекции и мониторинга. На основе проведенных исследований сделаны выводы о перспективах развития систем высокоточного определения местоположения по радиосигналам спутниковых навигационных систем.

Приводятся результаты исследования существующих условий навигационного обеспечения высокоорбитальных пользователей по сигналам ГНСС. Предложен способ модернизации системы ГЛОНАСС для повышения доступности и точности навигационного обеспечения высокоорбитальных потребителей. Показана возможность существенного повышения доступности и точности навигационного обеспечения высокоорбитальных пользователей вплоть до высот орбиты Луны и возможность автономной радионавигации космических аппаратов по сигналам ГЛОНАСС на трассе перелета к Луне и на окололунной орбите. Приводятся основные требования к диаграмме направленности, типу сигнала и мощности бортового источника навигационных сигналов для космических пользователей.

Рассмотрена методика исследования состояния околоземного космического пространства с использованием регистрации полного электронного содержания и сбоев навигационно-временных определений по данным глобальных навигационных спутниковых систем. Приведены данные по глобальному числу электронов в околоземного космического пространства, влиянию возмущенности околоземного космического пространства на увеличение числа сбоев, а также информация по развертываемой в Сибирском регионе сети приемников навигационных сигналов космических систем ГЛОНАСС и GPS. Приведены некоторые результаты по детектированию отклика ионосферы на прохождение солнечного терминатора и землетрясения различной интенсивности.

Представлены основные результаты и перспективы экспериментальных и теоретических исследований нестационарных тепловых режимов космических аппаратов системы ГЛОНАСС. Описан иерархический подход к математическому моделированию теплового режима космического аппарата. Рассмотрены математические модели прецизионного терморегулирования атомных стандартов частоты и теплонагруженных приборов. Дано описание конструкции локальной системы прецизионной термостабилизации c применением термоэлектрических преобразователей и гипертеплопроводящих пластин (плоских тепловых труб). Проведенные расчеты и эксперименты показали, что локальная система термостабилизации позволяет поддерживать температуру блоков атомного стандарта частоты в диапазоне 10-20 °С с точностью не превышающей 0,1 °С.

Представлено описание статического прибора ориентации по Солнцу 347К на основе особо широкоугольного объектива, матричного приемника излучения на активных пикселях и микроконтроллера с перепрограммируемым ПЗУ. Описаны результаты лабораторно-отработочных испытаний прибора, подтверждающие обеспечение ориентации по двум координатам с суммарной погрешностью 1 ', а также устойчивую работу при частичном экранировании поля зрения прибора элементами конструкции космического аппарата и попадании отраженных солнечных лучей от конструкции и от поверхности Земли. Для снижения влияния температурных воздействий на погрешности измерений угловых координат Солнца был применен титановый сплав в оправах объектива и введена алгоритмическая коррекция координат, учитывающая информацию термодатчика фотоприемника.

Рассматривается проблема обеспечения защиты радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов от ионизирующего излучения на орбите. Целью работы является разработка и исследование многофазных гетерогенных материалов для защиты радиоэлектронной аппаратуры космического аппарата, находящегося на геостационарной орбите. Предметом исследования являются дисперсно-наполненные полимерные композиционные материалы, а объектом исследования - процессы взаимодействия электронного излучения с указанными материалами. Для исследования использовалась методика имитационного облучения электронами образцов композиционных материалов. Проведено моделирование методом Монте-Карло прохождения электронов через образцы композиционных материалов. Результаты исследования показали, что экранирующая способность разработанных образцов композиционных материалов выше не менее чем на 30 % по сравнению с алюминием при равной массовой толщине. Разработанные композиционные материалы могут использоваться в системах пассивной защиты радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов на геостационарной орбите.

Разработана методика настройки крупногабаритного трансформируемого рефлектора зонтичного типа в динамической системе координат отслеживающей поведение всего силового каркаса рефлектора и подстраивающейся под его геометрию. Данная методика позволяет получить радиотражающую поверхность и конфигурацию силового каркаса наиболее приближенных к номиналу.

Зазоры в подвижных соединениях механизмов и систем передачи усилий или перемещений приводят к рассогласованию между управляющим сигналом и реакцией объекта управления на этот сигнал. Поэтому повышенные зазоры являются дефектами этих конструкций. В настоящей работе решается задача контроля таких зазоров по результатам резонансных испытаний механизмов и систем. Это позволяет осуществлять выявление дефектов без разборки конструкции и последующего инструментального контроля размеров ее деталей. Для выявления дефектов в местах соединений устанавливаются датчики ускорений. В окрестности частоты фазового резонанса объекта контроля по сигналам датчиков строятся фигуры Лиссажу, которые для идеальной системы являются эллипсами. Наличие зазоров в соединениях определяется по отклонениям фигур Лиссажу от эллиптической формы. Дефектным соединениям соответствуют максимальные отклонения фигур Лиссажу. Получены формулы для оценки величин зазоров по характерным значениям резонансных частот. Эффективность разработанной методики иллюстрируется на примере контроля люфтов в механической проводке управления самолетом Су-34. Эта методика может использоваться в контроле трансмиссий вертолетов и автомобилей, механических проводок управления летательными аппаратами.

Рассматриваются этапы создания и последующего развития многофункциональной системы персональной спутниковой связи и передачи данных с космическими аппаратами на низких орбитах, основные технические решения по улучшению тактико-технических характеристик системы, повышение потребительской привлекательности и конкурентоспособности с зарубежными аналогами. Кроме того, определён основной потребительский контингент системы и представлена динамика восполнения орбитальной группировки системы до 2020 г.

Рассмотрены варианты конструктивного исполнения, особенности, технологии изготовления, отработки и эксплуатации амортизационных платформ, разработанных в ОАО «ИСС». Предметом работы является проблема доставки автоматических космических аппаратов без снижения требуемых показателей надежности. Одним из путей решения поставленной задачи является снижение негативного воздействия механических нагрузок на автоматические космические аппараты путем использования амортизационных платформ для их закрепления в транспортном контейнере. Представлены результаты исследований в области построения системы амортизации на основе тросовых виброизоляционных элементов. Описана технология изготовления и отработки тросовых амортизаторов с требуемыми виброзащитными характеристиками. Описаны результаты практического применения полученных результатов. Результаты могут быть применимы в ракетнокосмической отрасли и в иных областях, в которых используются средства вибрационной защиты.

Рассмотрены методы определения модуляции радиосигналов, применяемые в современных системах контроля радиочастотного спектра. Проведен сравнительный анализ различных методов, представлены результаты имитационного моделирования.

Рассмотрены вопросы организации телемостов с использованием многофункциональной космической системы ретрансляции (МКСР) «Луч». Приведено общее описание, технические и эксплуатационные характеристики системы. Разработана методология использования МКСР «Луч» для организации проведения телемостов с наземными потребителями.