Системы контроля космического пространства
Системы контроля космического пространства имеют в своем составе источники информации, функционирование которых основано на различных физических принципах. К ним относятся радиотехнические, оптические и радиолокационные средства. Радиолокационные средства таких систем представлены высокоточными радиолокаторами с большой дальностью действия. Они используются для каталогизации как спутников, так и космического «мусора» в околоземном космическом пространстве (до 3000 км по высоте).
Космический «мусор» представляет собой серьезную и, при этом, постоянно растущую угрозу для спутников и космических полетов. Из-за своей высокой скорости частицы, составляющие космический «мусор», обладают огромной кинетической энергией. По этой причине столкновение с ними космического корабля может приводит к серьезным разрушениям. Для того, чтобы избегать таких столкновений необходимо обнаруживать частицы космического «мусора», отслеживать их движение, идентифицировать их среди других объектов и документировать их орбиты.
Рисунок 1: При использовании двух радаров можно рассчитать точное положение, несмотря на плохое угловое разрешение.
Рисунок 1: При использовании двух радаров можно рассчитать точное положение, несмотря на плохое угловое разрешение.
Одной из особенностей, которые необходимо учитывать при разработке таких радиолокаторов и их функционировании, является большая дальность действия. Этот фактор предъявляет особые требования к разрешающей способности радиолокатора. Разрешающая способность по дальности перестала быть острой проблемой для современных радиолокатров с появлением широкополосных зондирующих сигналов. Однако разрешающая способность по угловым координатам зависит от размера антенны. Улучшить ее крайне трудно, поскольку увеличение размеров антенны приводит к сложностям в реализации ее механического сканирования. Например, для ширины диаграммы направленности антенны по уровню половинной мощности 4 градуса линейный размер луча на дальности 3000 км составляет 200 км. При этом разрешающая способность по дальности для зондирующего сигнала с шириной спектра 100 МГц составляет менее 1,5 м.
Для решения данной проблемы используют многопозиционные радиолокационные системы. Два радиолокатора размещают на расстоянии около 300 км друг от друга. Обоими радиолокаторами одновременно выполняется измерение расстояния до цели, наблюдаемой в таком случае под разными углами. На основе полученных результатов (точных значений дальности до цели) при помощи технологии MLAT (также известной как гиперболическое позиционирование) выполняется точное определение угловых координат цели. Этот метод осуществляется с помощью радаров типа GESTRA, установленных в нескольких местах.
В радиолокационных системах контроля космического пространства применяют также и традиционный метод достижения требуемой разрешающей способности по угловым координатам — увеличение размеров антенны. Так, радиолокатор TIRA, используемый Научно-исследовательским институтом высокочастотной физики и радиолокационных технологий Фраунгофера (Вахтберг, Германия), имеет зеркальную антенну, диаметр которой составляет 34 метров.