Путешествие в космос - Баллистика и навигация космических аппаратов - 8.3. Требования, предъявляемые к орбитальной структуре СНС

Баллистика и навигация космических аппаратов

8.3. Требования, предъявляемые к орбитальной структуре СНС

Задача выбора баллистического облика орбитальной структуры навигационных спутников требует рассмотрения совокупности научно-технических проблем и задач, определяемых уровнем требований к создаваемой системе. Прежде всего к ним относят:

► требуемую точность определения места в единой (всемирной) системе координат;

► границы зоны обслуживания потребителей (региональная СНС или глобальная);

► заданную частоту обсерваций (дискретную или непрерывную) при высоком уровне оперативности;

► число одновременно определяющихся объектов;

► высокую помехозащищенность от естественных и искусственных помех.

Кроме перечисленных основных требований, которым должна удовлетворять орбитальная СНС, существует еще ряд требований, связанных с функционированием бортовой аппаратуры, расположением командно-измерительных комплексов (КИК) и т. д.

Специфика задач, выполняемых СНС, сказывается на выборе формы орбиты, наклонении плоскости орбиты к плоскости экватора, высоты орбиты и заключается прежде всего в требовании высокой стабильности и точности определения эфемерид спутников. Это требование означает, что орбитальная структура СНС должна обладать очень высокой устойчивостью. Поэтому для навигационных систем наиболее подходящими являются полярные или околополярные орбиты, так как, во-первых, они охватывают всю поверхность Земли, включая и полярные области, и, во-вторых, такие орбиты менее подвержены возмущению, вызванному несферичностью Земли, являющемуся наиболее существенным в этом случае. Для круговых околополярных орбит проще учесть влияние различного рода возмущений, а следовательно, представляется возможным более точно рассчитывать эфемериды спутника и прогнозировать его положение на орбите.

Существенным обстоятельством при создании орбитальной системы навигационных спутников является выбор высоты орбиты. С одной стороны, из-за требований высокой стабильности орбит желательно полностью исключить влияние следов атмосферы на движение ИСЗ по орбите и обеспечить требуемый период обращения, т. е. появление спутника над заданным районом Земли в определенное, точно прогпооирусмое время. С другой стороны, необходимо учесть требования к габаритам и весам приборов, устанавливаемых на ИСЗ, так, например, мощность передатчиков на борту тем больше, чем выше орбита. Высота орбиты определяет также и общее необходимое число спутников в системе, а значит, и ее стоимость. Структура сети навигационных спутников должна обеспечивать управление (коррекцию) параметров движения ИСЗ и траекторные измерения с участков территории земного шара, где расположены пункты КИК. И наконец, с точки зрения навигационных определений при синтезе СНС необходимо обеспечить одновременное появление в определенном районе Земли нескольких (в частности четырех) спутников. Кроме того, для обеспечения требуемой точности навигационных определений желательно обеспечить заданную конфигурацию СНС, т. е. определенный тип «созвездия» спутников над данным районом. Заданная частота обсерваций требует, чтобы через определенное время над этим же районом появилось новое «созвездие» спутников, сменившее предыдущее. «Созвездие» навигационных ИСЗ должно находиться над заданным районом столько, сколько необходимо для обслуживания нескольких потребителей.

Помимо указанных требований есть еще ряд условий, связанных с использованием существующих носителей, расположением космодромов и т. д. Все эти обстоятельства необходимо учитывать при синтезе структуры СНС, но в первом приближении для определения самых общих характеристик орбитальной структуры важно определить количество спутников и их размещение в пространстве. При этом прежде всего исходят из условия обеспечения требований обзора заданных районов Земли с учетом необходимого числа перекрытий зон обзора. Степень перекрытия должна быть оптимальной. Ее определяют, с одной стороны, требуемой точностью навигационных определений, а с другой, ограничениями по стоимости всей системы в целом. Исходя из целевых задач, решаемых навигационной системой, структура СНС может быть построена либо как система с непрерывным глобальным или зональным обзором, реже (имея в виду задачи СНС) как система с заданным разрывом наблюдений. В последнем случае система может быть реализована при значительно меньшем количестве спутников. Условия запуска (расположение точек пуска и энергетика носителей) существенно сказываются на способах создания СНС. Например, способы построения систем на полярных и наклонных орбитах принципиально отличаются.

В общем случае для расчета структуры навигационных систем необходимо задаться исходными данными. К ним относят:

► время разрыва между двумя последовательными навигационными определениями объекта t_p;

► минимально допустимый угол возвышения НИСЗ над горизонтом Y_rain;

► время обсервации t_обс;

► диапазон высот, в котором возможна работа СНС, r_{Kp min} и r_{кр гпах}.

При определении основных соотношений обычно принимают некоторые упрощающие предположения, позволяющие понять основные принципы построения орбитальной структуры ИСЗ. Для большинства навигационных систем можно считать, что:

► все орбиты навигационной системы круговые;

► ИСЗ группируют в m плоскостях по n штук в каждой;

► спутники распределены по орбитам равномерно друг от друга;

► углы обзора для всех спутников одинаковы.

<<<Назад Страница 82 Далее>>>

WalkInSpace.Ru

Правила:

«Путешествие в космос» © 2024

Использование материалов допускается при условии указания авторства WalkInSpace.ru и активной ссылки на www.WalkInSpace.ru.

Используются технологии uCoz