Глава 12. Навигационное обеспечение и автономная навигация при выполнении межорбитальных маневров КА
В теории космической навигации с некоторой долей условности приняты два направления навигационного обеспечения, различающихся в зависимости от степени близости орбит КА к поверхности планеты, получивших название околопланетной и межпланетной навигации.
В первом приближении можно считать [115], что околопланетная навигация ограничивается условиями, когда расстояния между КА и навигационной точкой (НТ), относительно которой определяют параметры движения, соизмеримы с радиусом планеты, а при межпланетной навигации эти расстояния значительно превышают размеры планеты.
Околопланетная навигация делает возможным проведение измерений и обработку информации как на борту КА, так и на нт. Первому случаю соответствует схема самоопределения, поскольку решение навигационной задачи осуществляют без привлечения средств, расположенных вне борта КА, второму — схема иноопределения, так как навигационные определения проводят не в пункте расположения объекта, а в каком-то ином по отношению к нему месте.
На начальных этапах развития космической техники навигационные измерения осуществляли исключительно с помощью наземных средств, что позволило реализовать высокую точность навигации при простейшем составе, а следовательно, и максимальной надежности бортовых систем.
Однако по мере увеличения числа пусков КА пропускная способность наземных измерительных пунктов (НИПов) оказалась недостаточной, что стимулировало развитие методов самоопределения, причем это касалось как околопланетной, так и межпланетной навигации.
Последняя характеризуется применительно к реализации схемы иноопределения значительной протяженностью каналов передачи сигналов, что требует использования передатчиков большой мощности, приемников высокой чувствительности, применения пространственной и частотной селекции.
В силу удаленности полета АМС от Земли повышается значение естественных НТ с неограниченными запасами энергии (Солнце, звезды), что, в свою очередь, усиливает стремление к расширению автономных возможностей аппаратов обсуждаемого типа. Все это не исключает полностью использования командных методов управления и схему иноопределения как средства навигационного обеспечения полета.
Вместе с тем, обладая в этом общностью с околоземной навигацией, межпланетная навигация отличается от нее возможным составом измеряемых параметров. Здесь уже не используют измерения высоты полета, разности расстояний до двух поверхностных НТ или скорости их изменения. В то же время возрастает значение угломерных измерений и, в частности, таких специфических, как угловые размеры диска планеты.
Однако независимо от того, где и как осуществляют выработку и передачу команды на формирование управляющего воздействия, существенную роль на точность навигации оказывает точность построения физической модели базисных направлений (базовой системы координат) на борту КА, используемых в соответствующих математических моделях. Покажем, что это действительно так. Для того чтобы сообщить КА требуемый импульс скорости, необходимо осуществить переориентацию аппарата так, чтобы его двигательная установка заняла необходимое положение в пространстве. Как бы точно ни решали математическую задачу определения величины требуемого для выполнения маневра управляющего воздействия, сколь ни повышали бы точность и своевременность передачи данной информации при отсутствии на борту КА точной и стабильной физически (или математически) моделируемой базовой системы координат, высокоточный маневр выполнен быть не может. Дело заключается в том, что автоматическая система, осуществляющая управление угловым движением КА, всегда «считает» моделируемые базисные направления идеальными, и ошибки воспроизведения на борту базовой системы координат исправить оказывается практически невозможно. Как следствие, возникают погрешности в формировании управляющего импульса, причем не только в силу ошибок ориентации двигательной установки, но и из-за неточного определения момента выключения ее по показаниям акселерометров, установленных на платформе, задающей ориентацию базового навигационного трехгранника. Наиболее широкое применение в космической технике для решения задач моделирования на борту КА выбранных базисных направлений получили различного рода оптические датчики и гироскопические системы. Именно на них ориентировано внимание при изложении соответствующего материала настоящей главы.
|
