Исследование и разработка методов РСДБ-интерферометрии для высокоточного определения координат и параметров движения удаленных космических объектов естественного и искусственного происхождения.

Технологии контроля околоземного космического пространства приобретают чрезвычайно актуальное значение для дальнейшего освоения человечеством ближнего и дальнего космоса. С одной стороны, успешное функционирование глобальных спутниковых систем дистанционного зондирования Земли, навигации, связи и других невозможно без постоянного мониторинга за состоянием орбитальной группировки. Начиная с момента запуска ракеты-носителя необходимо иметь достоверную информацию о состоянии космического аппарата. В настоящее время для этого используются телеметрические системы, расположенные на борту ракеты-носителя, а также наземные радиолокационные станции, измеряющие траекторную информацию. При этом особенно важным является вопрос, связанный с возникновением нештатных ситуаций во время полёта ракеты-носителя: необходимо проконтролировать выведен ли спутник на заданную орбиту, как ведёт себя сам спутник (кувыркается или вращается), полностью ли раскрыты солнечные батареи и антенны. В настоящее время такие данные получаются по косвенным измерениям с помощью наземных радиолокационных станций. С другой стороны, серьёзную угрозу для нормального функционирования космических аппаратов представляет так называемый «космический мусор», т.е. нефункционирующие космические аппараты и их остатки. Столкновение действующего космического аппарата с любым из объектов «космического мусора» может повредить его или вывести из строя. В этом варианте необходимо построение всеобъемлющего каталога объектов космического мусора, содержащего информацию о траектории движения, массе, форме, размерах и т.д. В настоящее время указанные проблемы решаются в основном с применением радиолокационных станций, базовым элементом которых является зеркальная антенна большого диаметра. Поэтому актуальным перспективным направлением развития радиолокационного мониторинга космического пространства является переход от систем с зеркальными антеннами к системам на основе адаптивных антенных решёток (ААР). Радиолокационная система на основе ААР состоит из большого числа передающих и приемных антенн (c возможностью работы в режиме multiple input-multiple output), согласованно реализующих сопровождение выбранного объекта. Целью данного проекта является разработка технологии радиолокационного мониторинга околоземных космических объектов естественного и искусственного происхождения с использованием радиолокационных систем на основе ААР, а именно: - радиолокационный контроль космического пространства с использованием систем на основе ААР для распознавания космических объектов с предельно малыми значениями эффективной площади рассеяния; - оценка энергетики радиолинии «Земля – Космос» и «Космос – Земля» в режимах передачи и приема радиосигналов различной структуры с учетом реализуемых структурных схем радиолокационных систем на основе ААР; - отработка оптимальных методов РСДБ-интерферометрии в системах на основе ААР для для высокоточного определения координат и параметров движения удалённых космических объектов естественного и искусственного происхождения; - синтез зондирующих сигналов, обеспечивающих высокую разрешающую способность при минимальном уровне корреляционного шума и выбор элементной базы для управления радиолокационной системы на основе ААР. - отработка оптимальных методов поляризационного разрешения в системах на основе ААР, позволяющих получить дополнительную информацию о структуре космических объектов; - разработка методов контроля внутренней геометрической структуры ААР в изменяющихся условиях эксплуатации. Научная новизна поставленной задачи заключается в следующем: - оценка необходимых энергетических затрат радиолокационного комплекса на решение задачи высокоточного определения координат и параметров движения удалённых космических объектов естественного и искусственного происхождения; - разработка принципов расстановки антенных элементов в ААР, обеспечивающих предоставление всеобъемлющей информации о состоянии космических объектов с использованием поляризационного разрешения; - синтез зондирующих сигналов с высокой разрешающей способностью и нулевой зоной автокорреляции, позволяющие улучшить точность измерения параметров движения космических объектов; - синтез оптимальных алгоритмов РСДБ-интерферометрии для построения трёхмерных изображений космических объектов, а также уточнения их орбиты полёта, наличия вращения и т.п.