«Мягкую посадку» космических аппаратов обеспечат технологии томских ученых

Опубликовано 25.05.2017 г.

В Институте оптики атмосферы (ИОА) им. В.Е.Зуева СО РАН разрабатывают технологии лидарного зондирования атмосферы, которые помогут движению спускаемых космических аппаратов по правильной траектории.

mkp2.jpg

Малейшее отклонение при спуске космического аппарата может привести к его посадке не в заданном районе, такие случаи уже бывали. Дело в том, что при расчете параметров движения используется модель так называемой стандартной атмосферы. Но она не учитывает некоторые детали, например, время года и суток, а также географическое положение. Это снижает точность проводимых расчетов. В мировой практике известны случаи, когда определение плотности проводилось с помощью высотных ракет, которые запускались незадолго до момента входа космического аппарата в плотные слои атмосферы. Но такой способ имеет ряд недостатков: не позволяет обеспечить постоянный мониторинг и является очень затратным.

«Когда спускаемые аппараты пилотируемых космических кораблей и межпланетных станций возвращаются на Землю, необходимо «погасить» их скорость за счет торможения в атмосфере и осуществить мягкую посадку. Для этого требуется знать характер колебаний плотности атмосферы, ведь даже небольшие ее изменения приводят к значительному отклонению траекторий спуска от расчетных, а также к росту перегрузок и даже механическим повреждениям спускаемого аппарата», - рассказал главный научный сотрудник лаборатории лидарных методов ИОА СО РАН Валерий Маричев.

С просьбой найти техническое решение, позволяющее зондировать атмосферу из космоса к директору ИОА им. В.Е.Зуева СО РАН Геннадию Матвиенко обратились представители РКК «Энергия». Томские ученые предложили определять плотность атмосферы с борта космического корабля с помощью специально сконструированного для этих целей лидара. Предполагается, что он будет зондировать атмосферу на высотах до 80 километров над поверхностью Земли. На основе этих данных будут вычисляться вертикальные профили плотности атмосферы и строиться ее модели над определенными районами.

Лидар также планируется использовать для исследования механизмов образования, распределения и переноса аэрозольных полей, а также термического режима стратосферы. Это необходимо для изучения климатических изменений на планете. Кроме того, результаты зондирования пригодятся при разработке новой научной аппаратуры для космических станций.

Этот проект ученые представили на заседании секции «Исследования Земли из космоса» координационного научно-технического совета «Роскосмоса» и получили одобрение. Эксперимент «Лидарные измерения профилей плотности воздуха в нижней термосфере, мезосфере и стратосфере с борта российского сегмента МКС» вошел в долгосрочную программу исследований. При условии последующего финансирования, ученые перейдут к следующему этапу: созданию лидара и уникального программного комплекса для него, которые обеспечат глобальный мониторинг атмосферы Земли из космоса и высокую точность расчетов траекторий движения космических аппаратов.

Лидар – это технология получения и обработки информации об удаленных объектах с помощью активных оптических систем, использующих явления отражения света и его рассеяния.

На Малой станции высотного зондирования ИОА СО РАН лидарными исследованиями занимаются с начала 1980-х годов. Постепенно они приобрели комплексный характер: дистанционно определяются характеристики атмосферного аэрозоля, измеряется содержание озона в атмосфере, отслеживаются колебания температуры. Специалисты проводят регулярный мониторинг профилей аэрозольных параметров, температуры и плотности атмосферы на высотах от 10 до 70 километров. Полученные данные необходимы при изучении глобальных изменений климата и составлении прогнозов для авиационной и космической отраслей. Ученые института инициировали создание подобных лидарных станций в Якутске и Петропавловске-Камчатском.