gh ЗВЕЗДНЫЙ КОМПАС

На столе в кабинете профессора Генриха Аванесова, в оптико-физическом отделе Института космических исследований РАН, стоит загадочная черная труба размером с трехлитровую банку. Внутри этого не пропускающего свет футляра, который называется бленда, находится предмет гордости Генриха Ароновича и его сотрудников -разработанная ими модель звездного датчика, с помощью которого космический корабль может ориентироваться по звездам. Модель более точная, более легкая, что немаловажно для любого отправляющегося в космос прибора, и куда более устойчивая в работе, чем все предыдущие.

"По сути дела это цифровая ТВ-камера с процессором, только очень, как теперь говорят, "навороченная", - рассказывает сотрудник отдела, кандидат физико-математических наук Татьяна Кондратьева. - Работает все устройство приблизительно так. Через объектив камеры изображение участка звездного неба попадает на ПЗС матрицу, подобную той, что стоит в любом цифровом фотоаппарате, но, конечно, побольше. Оцифрованное изображение анализирует встроенный микропроцессор. Он определяет яркость звезд на выбранном участке неба и их взаимное расположение, а потом распознает их по бортовому каталогу - подробнейшему атласу звездного неба, заложенному в память компьютера. В каталоге 8,5 тысяч звезд, но перелистать его компьютер успевает всего за 6 секунд. Но это в худшем случае, если у электронных мозгов нет изначальной (априорной) информации и приходится просматривать весь каталог".

Так, ориентируясь на звезды, датчик определяет расположение космического аппарата, точнее - направление оптической оси и ориентацию приборной системы координат звездного датчика в системе небесных координат. Но особенность именно этого датчика в том, что специальное программное обеспечение позволяет ему не обращать внимания на посторонние изображения - пролетающие в поле зрения датчика спутники, кометы, астероиды, наконец, обломки космического мусора и, что особенно важно - "мерцание" протонов. Ведь эти неизбежные составляющие солнечного ветра, попадая на ПЗС матрицу, могут ввести датчик в заблуждение, поскольку воспринимаются как небольшие мерцающие звезды, которые возникают и почти сразу исчезают.

Между прочим, испытывают и настраивают датчики на специальном, тоже разработанном в ИКИ, динамическом испытательном стенде. Это довольно сложное сооружение, задача которого - моделировать на экране монитора изображения, которые датчик может "увидеть" в реальном полете. Например, выводить на экран любые участки звездного неба, задавать яркость звезд в соответствии с их звездными величинами, поворачивать изображение, имитируя тем самым движения космического аппарата. Ведь в памяти компьютера, входящего в состав стенда, - звездный каталог на всю небесную сферу.

А еще на мониторе можно создавать так называемые светооптические помехи: те самые точечные светящиеся объекты, которые могут возникать в поле зрения датчика. Выглядят эти помехи и романтично, и забавно одновременно. По бархатно-черному экранному небосводу, усеянному звездами, перемещаются маленькие разноцветные кружки и узкий желтый серп месяца. Перемигиваются вспышки, подобные тем, что фиксирует камера в потоке протонов. Но ввести в заблуждение датчик этим помехам не удастся. Он анализирует изображение, выявляет "лишние" объекты и на них не обращает внимания - не пытается по ним ориентироваться, что порой случалось с предыдущими моделями. Конечно, совсем уж в неправильном направлении они не отправляли космические аппараты, но времени на их ориентацию тратили гораздо больше.

Есть у нового датчика другие преимущества перед существующими аналогами. Во-первых, он почти вдвое легче предыдущей модели. Это более чем существенно, поскольку каждый выведенный на орбиту килограмм груза - это затраченные тысячи долларов. Кроме того, изменив конструкцию, авторы смогли уменьшить энергопотребление прибора и повысить его быстродействие. Так что весит он чуть больше 2 кг, энергии тратит около 8 Вт - меньше самой слабой лампочки, а информацию может обновлять с частотой 1 Гц. И с невиданной прежде точностью определяет расстояние между звездами, а, следовательно - положение и скорость космического аппарата в небесной системе координат.

Новую модель прибора БОКЗ-2М планируется использовать в системе ориентации космического аппарата при полете к Марсу в миссии "Фобос-Грунт".

Информация к сведению

Первый звездный координатор - система "Астро" включала три цифровые ТВ-камеры с матричными ПЗС и электронный блок с процессором. Система "Астро" была установлена в 1989 году на орбитальном комплексе "Мир" и проработала там 11 лет до затопления комплекса. Система "Астро" была первым в мире телевизионным звездным координатором, выведенным в космос и успешно прошедшим там летно-конструкторские испытания.

В сентябре 1999 года на геостационарную орбиту был выведен телекоммуникационный ИСЗ "Ямал", созданный в РКК "Энергия" по заказу АО "Газпром". На КА "Ямал" установлены два звездных координатора БОКЗ. В течение пяти лет оба прибора работают в штатном контуре управления ориентацией спутника.

В ноябре 2003 года были запущены два ИСЗ "Ямал-200", на которых также установлены приборы БОКЗ-М.

С июля 2000 года три прибора БОКЗ работают на Международной космической станции "Альфа".

Новую модель прибора БОКЗ-2М планируется использовать в системе ориентации космического аппарата при полете к Марсу в миссии "Фобос-Грунт".

***