Спосіб орієнтації штучних супутників землі

Спосіб орієнтації штучних супутників Землі, що включає керування супутником шляхом накопичення кінетичного моменту та періодичного його скидання, а також вимірювання поточного значення напруженості геомагнітного поля по осях супутника, який відрізняється тим, що попередньо розраховують аналітичні прогнозні моделі збурюючого моменту та геомагнітного поля в заданих ділянках орбіти, після чого протягом заданого інтервалу часу обертання супутника по орбіті на основі обробки сигналів, пропорційних накопиченим по осях супутника складовим кінетичного моменту, коригують попередньо розраховану аналі тичну прогнозну модель збурюючого моменту, потім вимірюють поточні значення напруженості геомагнітного поля по осях супутника протягом заданого інтервалу часу обертання супутника по орбіті і використовують ці значення для поточного коригування попередньо розрахованої аналітичної прогнозної моделі геомагнітного поля, потім по скоригованій аналітичній прогнозній моделі збурюючого моменту обраховують прогнозне значення накопиченого кінетичного моменту для заданого майбутнього інтервалу часу обертання супутника по орбіті і, якщо воно перевищить задану максимально припустиму величину, то, використовуючи скориговану аналітичну прогнозну модель геомагнітного поля, розраховують ту ділянку орбіти супутника, на якій накопичений кінетичний момент можливо скинути з мінімальним енергоспоживанням, а після того, як супутник досягне цієї ділянки орбіти, виконують скидання накопиченого кінетичного моменту Винахід належить до галузі космічної техніки і може бути використаний для керування орієнтацією штучних супутників Землі (ШСЗ), особливо тих, що знаходяться на відстані понад 20тис км від поверхні Землі і живляться від сонячних батарей Відомий спосіб орієнтації штучних супутників Землі [1] Відомий спосіб, як і спосіб-винахід, включає керування супутником шляхом накопичення кінетичного моменту та періодичного його скидання, а також вимірювання поточного значення напруженості геомагнітного поля по осях супутника Але, на відміну від винаходу, що пропонується, у відомому способі застосовують "жорсткий" алгоритм розвантаження накопичувачів кінетичного моменту (НКМ), в якому скидання накопиченого кінетичного моменту здійснюють вже після досягнення НКМ насиченого стану При цьому маса НКМ зазвичай перебільшує необхідну Все це зумовлює такі суттєві недоліки спосо бу-аналогу як перевитрати потужності споживання та недостатня точність орієнтації В основу винаходу поставлена задача вдосконалення способу орієнтації штучних супутників Землі шляхом використання алгоритму розвантаження НКМ із застосуванням прогнозних моделей, що забезпечить зменшення потужності споживання та збільшення точності орієнтації Саме завдяки створенню прогнозних моделей та їх поточному коригуванню, скидання накопиченого кінетичного моменту відбувається лише в тому випадку, коли передбачається, що НКМ дійсно будуть перебувати в стані насичення Причому скидання накопиченого кінетичного моменту здійснюється ще до наближення НКМ до цього стану, тобто коли прогнозне значення накопиченого кінетичного моменту ще не перевищує задану максимально припустиму величину Якщо ж перебування НКМ у стані насичення не прогнозується, скидання накопиченого кінетичного моменту вза О (О ю 56077 них, що надходять з НКМ та магнітометрів 2, і подачі сигналів керування на силові котушки 1 Блок 4 живлення необхідний для функціонування всіх пристроїв та систем Пристрій працює таким чином НКМ надають інформацію про складові збурюючого моменту, що діє на супутник, а магнітометри 2 - про складові геомагнітного поля В обчислювальному пристрої 3 відбувається обробка цих даних та коригуються прогнозні моделі накопичев такій ПОСЛІДОВНОСТІ ного кінетичного моменту та геомагнітного поля 1 Попередньо розраховують аналітичні проЗгідно ЗІ скоригованими прогнозними моделями в гнозні моделі збурюючого моменту та геомагнітнообчислювальному пристрої 3 формується алгого поля в заданих ділянках орбіти ритм розвантаження НКМ на наступний період 2 Протягом заданого інтервалу часу, наприобертання супутника по орбіті за допомогою силоклад, за період обертання супутника по орбіті, на вих котушок 1 основі обробки сигналів, пропорційних накопиченим по осях супутника складовим кінетичного моКеруючий момент М в такому пристрої ствоменту, які залежать від складових збурюючого рюється за рахунок взаємодії магнітного моменту моменту, коригують попередньо розраховану анаР силової котушки 1 з індукцією В геомагнітного літичну прогнозну модель збурюючого моменту поля [2] 3 Вимірюють поточні значення напруженості геомагнітного поля по осях супутника протягом М = РхВ заданого інтервалу часу, наприклад, за період Струм, що проходить через силову котушку 1, обертання супутника по орбіті, і використовують ці електромагнітна вісь якої співпадає з віссю Ох, значення для поточного коригування попередньо позначимо їх, з віссю OY - через Іу, з віссю Oz розрахованої аналітичної прогнозної моделі геочерез Iz Тоді магнітний момент кожної силової магнітного поля котушки 1 буде мати вигляд 4 По скоригованій аналітичній прогнозній моРх = nS їх, делі збурюючого моменту обраховують прогнозне P Y = nS I Y , значення накопиченого кінетичного моменту для Pz = nS Iz, заданого майбутнього інтервалу часу, наприклад, де n та S - ВІДПОВІДНО число витків та площа за період обертання супутника по орбіті витка 5 Якщо обраховане прогнозне значення накоПроектуючи отримані вирази на координатні пиченого кінетичного моменту перевищить задану осі, запишемо ВІДПОВІДНІ вирази для струмів, які максимально припустиму величину, то, використонеобхідно пропустити через силові котушки 1 для вуючи скориговану аналітичну прогнозну модель отримання потрібних значень керуючих моментів геомагнітного поля, розраховують ту ділянку орбіI = A ( B M - B M ) , ти супутника, на якій накопичений кінетичний моnS мент можливо скинути з мінімальним енергоспоживанням, ВZ'V'X - B X'V'Z nS 6 Після ТОГО, ЯК супутник досягне цієї ділянки орбіти, виконують скидання накопиченого кінетичВX'V'Y - B Y'V'X, ного моменту nS На кресленні (фіг) зображений пристрій для Зміна значень коефіцієнту k внаслідок зміни реалізації запропонованого способу індукції геомагнітного поля може бути врахована До складу пристрою входять силові котушки 1, при проектуванні замкнутої системи управління магнітометри 2, обчислювальний пристрій 3, блок кутовими рухами супутника введенням контуру 4 живлення самонастроювання Силові котушки 1 призначаються для створенЛітература ня керуючого моменту при розвантаженні НКМ за 1 Самотокин Б Б , Степанковский Ю В О работе рахунок взаємодії магнітного поля силових котумоментного магнитопривода в режиме непрерывшок 1 з геомагнітним полем Магнітометри 2 є одной разгрузки носителей кинетического момента // носкладовими, магнітні осі кожного з них жорстко Известия ВУЗов СССР Приборостроение, 1974 зв'язані з конструктивними осями супутника Маг№10 -с 75-78 нітометри 2 використовують для вимірювання 2 Алексеев К Б , Бебенин Г Г Управление космискладових геомагнітного поля з подальшим корическим летательным аппаратом - М Машиностгуванням його прогнозної моделі Обчислювальроение -1964 - 404с ний пристрій 3 призначений для обробки всіх дагалі не відбувається Таким чином, маючи інформацію про накопичений кінетичний момент протягом заданого інтервалу часу, наприклад, за період обертання супутника по орбіті, та витрачену потужність, можна точно обрахувати необхідну масу НКМ, потрібні запаси енергії та забезпечити необхідну точність орієнтації супутника Заявлений спосіб орієнтації ШСЗ виконується X Y Z Z Y 56077 X Z Фіг. Підписано до друку 05 05 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24