Спосіб визначення геометричних розмірів космічних об’єктів

Спосіб визначення геометричних розмірів космічних об'єктів, який полягає у тому, що при опромінюванні космічних об'єктів радіолокаційни 3 Радіотехнічні засоби з використанням когерентного випромінювання дозволяють вимірювати радіальну швидкість та відстань, що надає можливість обраховувати та прогнозувати параметри руху космічних об'єктів. Характеристики радіолокаційних станцій (РЛС) визначаються ефективною відбиваючою поверхнею космічних об'єктів, під якою розуміють поверхню, яка, будучи розміщена на відстані, що і об'єкт, перпендикулярно до напряму випромінювання, створює у РЛС ту же густину потоку відбитої енергії, що й реальний об'єкт [6]. Математично ефективну відбиваючу поверхню (ЕВП) можливо розрахувати лише для об'єктів простої форми, де вона рівна площі поперечного зрізу. Для металевої сфери радіусом r ефективна відбиваюча поверхня: 2 d , (1.1) 2 і не залежить від довжини хвилі. В цьому випадку всі розрахунки ведуться за рівняннями радіолокації [5, 6]. Для КО, поперечний зріз яких набагато менше довжини хвилі та при достатньо великому енергетичному потенціалі в радіолокаційних системах спостерігаються ефекти розсіювання. Релеєвське розсіювання відбувається, коли матеріальні частки малі в порівнянні з довжиною хвилі. Цей тип розсіювання звичайно проявляється з відносно великою довжиною хвилі. При цьому ефективна відбиваюча поверхня прямо пропорційна поперечнику в шостій степені [7]: d 4 2 d (1.2) 2 Застосування ефекту релеєвського розсіювання для задач контролю космічного простору дозволяє значно розширити діапазон досліджуваних та супроводжувальних космічних об'єктів малих та супермалих розмірів. Висока інерційність радіолокаційних станцій, що визвана застосуванням антен великого розміру, не дозволяє здійснювати супровід КО на низьких орбітах за рахунок їх порівняно великих кутових швидкостей, тому застосовуються виміри, які отримані при проходженні часток через нерухомий антенний промінь з вузькою діаграмою спрямованості, направлений в цікаву для дослідження ділянку космічного простору на довгому інтервалі часу. за радіолокаційними спостереженнями КО, виконаними в Голдстоуні (США), за 21,4 години спостереження було виявлено 875 об'єктів з еквівалентними розмірами від 2 до 18 мм в діапазоні висот від 177 до 1662 км [7, 8]. Отримання координатної інформації та еквівалентних розмірів маломірних космічних об'єктів не дають відповіді на питання - які дійсні розміри досліджуваного об'єкту та, відповідно, яку загрозу від нього слід чекати. Ефективна відбиваюча поверхня є важливою характеристикою досліджуваного об'єкту, яка залежить (в області релеєвського розсіювання) не тільки від геометричних розмірів d (1.2), а й від довжини опромінюючої хвилі λ, та не залежить від потужності випромінювання [9]: 9 18972 4 4 R2 П2 П1 4 R2 E2 2 (1.3) 2 E1 де П1 - щільність потоку потужності в точці об'єкту; П2 - щільність потоку потужності в точці прийому; R - відстань між РЛС и об'єктом опромінювання; Е1, Е2 - напруженості поля опромінюючої та відбитої хвиль відповідно. Хоча величини П1, П2, Е1 і Е2 входять в формулу 1.3, вони пропорційні: чим більша інтенсивність опромінюючої хвилі тим сильніше відбивання. Аналогічно можна показати, що ефективна відбиваюча поверхня не залежить від відстані до КО. Вимоги до необхідної потужності опромінювання залежать від технічних характеристик приймачів РЛС (їх чутливості) [4]: Pc Рпрм min Pш min по іншому, від відношення сигнал/шум на вході приймача РЛС, в якому: Рш kТ эф F де: k - стала Больцмана; Тэф - шумова температура приймача; ΔF - ширина смуги пропускання приймача по високій (до детектора) частоті. Виходячи з залежності ефективної відбиваючої поверхні в області релеєвського розсіювання від довжини хвилі, (при фіксованих геометричних розмірах), існує реальна можливість визначення геометричних розмірів космічних об'єктів. Для цього КО опромінюється декількома фіксованими частотами і по зміні ЕВП в залежності від довжини хвилі обраховуються розміри КО. Означимо в формулі 1.2 коефіцієнт збільшення ЕВП в області релеєвського розсіювання, як: kr 9 d 4 9 4 d 4 (1.4) Очевидно, що він починає суттєво впливати в діапазоні розмірів космічних об'єктів. d 0,2 0,9 і при зміні довжини хвилі в два рази kr зміниться в 24=16 разів. В випадку, коли при різних довжинах хвиль ми отримали приблизно рівну ЕВП, неоднозначність, викликана релеєвським розсіюванням, відсутня і ефективна відбиваюча поверхня приблизно рівняється площині поперечного зрізу досліджуваного об'єкту. На фіг. 1 зображена схема проведення радіолокаційних вимірів на двох довжинах хвиль. Джерела інформації 1. Машков Ο.Α., Фролов В.Μ. Проблема космічного тероризму: концептуальні основи захисту. // Нерозповсюдження та контроль озброєнь. K.: № 1 (13) 2002. -С. 9-14. 2. Застосування космічних систем для забезпечення дій збройних сил; Навчальний посібник/за ред. B.I. Ткаченка -Х.:ХВУ, 2001 - 192 с. 5 18972 3. Справочное пособие по космической тематике. // Составитель А.Т. Стрельников - М.: МО СССР, 1989 -212с. 4. Агаджанов Π.Α., Горшков Б.М., Смирнов Г.Д. Основы радиотелеметрии. - М.: Воениздат, 1971. 248 с. 5. Моделирование в радиолокации/Под ред. Леонова А. И.- М.: Советское радио, 1979.-264 с. 6. Немец Α.Α. Федоров В. И. Основы радиолокации и телевидения: Уч. пособие. - М.: Высшая школа, 1971. -352 с. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 6 7. Possibility to study space debris by the radarspace-complex in Evvpatoria // J.N.Rjiga, A.I.Zaitsev. Institute of Radiotechnic and Electronics of the Russian Ac. Sc., Moscow, page118-127. 8. Goldstein P.M., Goldstein S.J. //Astronomical Journal, 1995. V.110, page 1392. 9. Мельник Ю.А., Стогов Г.В. Основы радиотехники и радиотехнические устройства. М.: Сов. Радио,1973. -368 с. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601