Оптико-электронные системы поиска, обнаружения, определения орбит и изображений в видимом и лазерном диапазоне

1.

Открытое акционерное общество
«НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ КОРПОРАЦИЯ
«СИСТЕМЫ ПРЕЦИЗИОННОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ»
АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО
«НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ КОРПОРАЦИЯ
«СИСТЕМЫ ПРЕЦИЗИОННОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ»
(АО «НПК «СПП»)
Штатные оптико-электронные системы поиска,
обнаружения, определения орбит и изображений
в видимом и лазерном диапазоне
Докладчики:
Генеральный конструктор д.т.н., проф. В.Д. Шаргородский
Заместитель генерального конструктора, начальник отделения д.т.н. И.И. Олейников
11 мая 2018 года

2.

Российская сеть лазерных станций
22

3.

Наземная сеть квантово-оптических систем
Щелково
(Подмосковье)
Светлое
Комсомольск-на-Амуре
Архыз (Карачаево-Черкессия)
Алтай
Байконур
3

4.

Узел колокации «Бадары» ИПА РАН (Сибирь)
фото ИПА РАН
Три станции «Сажень-ТМ» установлены на пунктах РСДБ систем Института прикладной астрономии
РАН и входят в узлы технологии колокации совместно с приёмниками GLONASS, GPS, DORIS 4

5.

КОС «Сажень-ТМ»
г. Бразилиа (Бразилия)
Впервые реализованы методы обеспечения работы в дневное время суток
Дальность
Высота орбит КА: до 23000 км
СКО нормальных точек:
…………………………5 -10 мм
Угловые координаты
Видимая звездная величина не слабее: 12m
СКО измерений: 1 – 2 угл.с.
для КА с угл. скоростями до 40 угл.с./с
Фотометрия
Видимая звездная величина
…………………….не слабее 11m
СКО определения яркости:
……..……………. не более 0,2m
Введена в эксплуатацию в июне 2014 г.
5

6.

«САЖЕНЬ-ТМ» НА ТЕРРИТОРИИ
ЮЖНО-АФРИКАНСКАЯ РЕСПУБЛИКИ (ЮАР)
Это вторая по счету КОС зарубежного сегмента сети измерительных станций ГЛОНАСС,
создаваемой АО «НПК «СПП» в рамках ОКР «Сигал», предусмотренной Федеральной целевой
программой «Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС на 2012-2020 годы».
ВВЕДЕН В ЭКСПЛУАТАЦИЮ 27 ФЕВРАЛЯ 2017 Г.
6

7.

Оптико-электронный комплекс контроля
космического пространства 14Ш33
Модули обнаружения
НОКО, сбора
информации о КО
Модули управления и
средств обеспечения,
размещенные в БВМ
Принят в штатную эксплуатацию в 2017 г.
Модуль обнаружения
ВОКО
7

8. Оптико-электронный комплекс контроля космического пространства 14Ш33 сбора информации о КО принят в эксплуатацию ВС РФ

Распоряжением Президента России от 2017 г. №250
Телескоп «Сова-75-О»
Основные характеристики модулей
Модуль обнаружения ВОКО(до 50000
км.):
Диаметр входного зрачка – 750 мм;
Мгновенное поле зрения – 26 кв. град.;
Точность измерения УК – 0,5 угл. сек.
Размер КО - ≤15-25 см
Телескопы «Сова-25»
Модуль обнаружения НОКО(от 500 до
3500 км.):
Диаметр входного зрачка – 250 мм;
Мгновенное поле зрения – 98 кв. град.;
Точность измерения УК – 3 угл. сек.
Размер КО - ≤ 20 см
Модуль обнаружения НОКО(от 120 до 800
км.):
Диаметр входного зрачка – 50 мм;
Мгновенное поле зрения – 1568 кв. град.;
Точность измерения УК – 10 угл. сек.
Размер КО - ≤ 50 см
Телескопы
«Сова-5»
8

9.

Штатные оптико-электронные комплексы обнаружения и
измерения параметров космического мусора (ОЭК ОКМ)
ОЭК ОКМ – новый уровень мониторинга
околоземного космоса.
№ ОЭК ОКМ
Место дислокации
Зоны ответственности
по точкам стояния на ГСО
ОЭК ОКМ-1
Бразилия
86⁰ З.Д. … 6⁰ В.Д.
ОЭК ОКМ-2
ЮАР
13⁰ З.Д. … 80⁰ В.Д.
ОЭК ОКМ-3
Мексика
70 З.Д. … 160 З.Д.
ОЭК ОКМ-4
Тихий океан (Новая
Зеландия)
150⁰ В.Д. … 100⁰ З.Д.
Точность получения КИ о КО – ≤ 0,5 угл. сек. (ВОКО); ≤ 10,0 угл. сек. (НОКО)
Размеры контролируемых КО – от 15 см в зависимости от типа орбиты
9

10.

ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ КОМПЛЕКС
ОБНАРУЖЕНИЯ КОСМИЧЕСКОГО МУСОРА (ОЭК ОКМ)
ИТАЖУБА, БРАЗИЛИЯ
ВВЕДЕН В ЭКСПЛУАТАЦИЮ 05 АПРЕЛЯ 2017 Г.
10

11.

Экспериментальные оптические пункты (ЭОП)
№ ЭОП
Зоны ответственности
Место дислокации
по высотам, км
по точкам стояния на ГСО
ЭОП-1-1
ЭОП-1-2
ЭОП-1-3
ЭОП-1-4
Кисловодск
Бюракан
Научный
Научный/ в персп.
Мексика
120 ... 50000
120 … 50000
120 … 50000
120 … 50000
18⁰ З.Д. … 102⁰ В.Д.
18⁰ З.Д. … 102⁰ В.Д.
25⁰ З.Д. … 100⁰ В.Д.
25⁰ З.Д. … 100⁰ В.Д.
ЭОП-2-1
ЭОП-2-2
Благовещенск
Кисловодск/ в персп.
Мексика
3500 … 50000
3500 … 50000
70⁰ З.Д. … 170⁰ В.Д.
18⁰ З.Д. до 102⁰ В.Д.
Размеры контролируемых КО – от 30 см в зависимости от типа орбиты
Создание пунктов оптического наблюдения
Астросовета АН СССР и в дальнейшем - ЭОП
обеспечивало оперативное получение
измерительной информации и накопление опыта
решения задач при создании СККП и АСПОС ОКП.
11
11

12.

Размещение оптико-электронных средств
АСПОС ОКП
АСПОС ОКП
АСПОС ОКП
(перспектива)
ЭОП 1-4
ЭОП 2-2
Дальний
Восток
Мексика
ОЭК ОКМ-1
ОЭК ОКМ-2
ОЭК ОКМ-3
СККП
ЮАР
Бразилия
Чили
ОЭК Прицел-1
ОЭК Прицел-2
ОЭК Прицел-3
ОЭК Прицел-4
Новая Зеландия
Северное полушарие
ОЭС Роскосмоса
ОЭС Минобороны
России
-180
-90
0
90
180
ОЭС Роскосмоса
Южное полушарие
12

13. Лазерный оптический локатор Системы контроля космического пространства (ЛОЛ СККП)

Приемо-передающий канал ЛОЛ СККП
Средняя мощность более 1 кВт
Режим приема - одноэлектронный
Предназначен для:
- лазерной локации космических объектов и
элементов космического мусора по
отражению излучения от диффузно
отражающих поверхностей КО ;
- измерений дальности до далеких
(в том числе лунных) КА с лазерными
отражателями (например до КА
«Радиоастрон» с панелью из 100
отражателей на дальности 330 тыс. км);
- получение изображений КА с разрешением,
близким к дифракционному
13

14. Лазерный оптический локатор системы контроля космического пространсва (ЛОЛ СККП)

Уникальные результаты лазерной дальнометрии ЛОЛ СККП
по космическому аппарату «Радиоастрон»,
оснащенному панелью из 100 уголковых отражателей,
полученные в 2013 и 2014 г.г.
Дата
тысяч
км
16.01
2013
10.10
2013
12.11
2013
13.11
2013
14.11
2013
15.11
2013
24.12
2013
02.02
2014
08.02
2014
14.02
2014
15.02
2014
16.02
2014
28.02
2014
15.03
2014
14.10
2014
143 253 205 277
320
334 150
307
330
166
261
313
268
329
289
Изображения КА с разрешением, близким к дифракционному
- 1 угл. сек.
1 угл. сек. ~ 2,48 м на 490,9 км
КА «Космос-1220»
- 1 угл. сек.
КА «Лакросс»
14

15.

Натуральный эксперимент по отработке элементов адаптивной
оптики системы получения изображения КО
15

16.

Отработка элементов адаптивной
оптики системы получения изображения КО
Натурный эксперимент по отработке элементов адаптивной оптики системы
получения изображения КО ЛОЛ СККП: изображение МКС
16

17.

Общий вид строительства второй очереди АОЛЦ
с телескопом ТИ - 3,12 м
Верхняя площадка на высоте 650 м,
на которой размещена наземная оптиколазерная станция с телескопом
информационным (D=3,12 м)
Назначение: получение изображений с разрешением ≤ 0,1 угл.с и других данных для
контроля состояния КО, лазерная локация Луны и дальних КА радиоастрономии с
отражателями на борту
17

18.

Аппаратура системы измерения угловых координат (СИУК)
и системы обнаружения НОКО без ЦУ (СОНОКО)
ФПУ-Ш
ФПУ-Ш
(Сова-25-1)
(Сова-75И)
ФПУ-Ш
(Сова-25-2)
ФПУ-Ш
(Нэсмит-4 ТИ-3.12)
ФПУ-Ш
(Сова-5-1)
ОМБ СИУК
(Нэсмит-4 ТИ-3.12)
ФПУ-Ш
(Сова-5-2)
18

19.

Лазерный и инфракрасный комплекс (ЛИК)
Гид ВД
Датчик волнового
фронта
Гид ИК
Датчик волнового
фронта
Объектив
ИКТ
Приёмопередающий
телескоп
Коллиматор
лазера
подсветки
Анализатор
диаграмм
направленнос
ти
19

20.

Лазерное воздействие на космический мусор
Наряду с отработкой технологий обнаружения и идентификации объектов
космического мусора наша корпорация проводит подготовительные работы по
проведению демонстрационного эксперимента
по управлению движением
низкоорбитальных объектов при помощи лазерного воздействия (абляция).
В качестве базового средства доставки лазерного излучения мы рассматриваем
основной телескоп диаметром - 3,12 м АОЛЦ им. Г.С.Титова с приемопередающей линейной адаптивной системой, работающей с искусственным
опорным источником – «натриевой звездой». В качестве источников лазерного
излучения рассматриваем два варианта твердотельных генераторов с диодной
накачкой, разработанных в ИТМО (Санкт-Петербург) гл. конструктором
А.Ф.Корневым:
4-канальный лазер с когерентным сложением на общей апертуре (I);
одноканальный лазер с импульсами пикосекундной длительности (II).
Характеристики лазеров:
I
II
Длина волны излучения, мкм
1,064
1,064
Энергия в импульсе, Дж
12
1
Частота импульсов , Гц
300
300
Средняя мощность, кВт
3,6
0,3
Длительность импульса, нс
10
0.09
Импульсная мощность , ГВт
1,2
10.
20

21.

Упрощенная схема демонстрационного эксперимента
по лазерному воздействию на космический мусор
Лазер опорного источника (лазерной звезды)
4-канальный лазер с когерентным
фазированием
На схеме не
показано
стандартное
Стойкое
адаптивное оборудование для
получения
зеркало
изображения КМ
Датчик
волнового
фронта
Спектроделитель
21

22.

Ожидаемые результаты работы
демонстрационного эксперимента
Расчеты показывают возможность достижения на дальности 400 км
плотности мощности на поверхности КМ не менее 106 Вт/см² для лазера с
∆τ = 10 нс и 107 Вт/см² для лазера с ∆τ = 90 пс, при пороговой плотности
абляции различных материалов 106 – 108 Вт/см2 .
Подготовка и проведение демонстрационного эксперимента позволит:
- получить практический опыт по созданию и применению искусственного
опорного источника («натриевой звезды») для формирования и
наведения дифракционного лазерного излучения на космический объект в
условиях турбулентной атмосферы;
- отработать полную циклограмму работы по объекту космического
мусора от его обнаружения и идентификации до контроля величин
изменения его вектора движения.
Наконец, самое главное, успешный эксперимент позволит открыть дорогу
широкой поддержке данного важного для освоения космического
пространства технического направления обеспечения безопасности на
национальном и международном уровнях.
22

23. Назначение: предусмотренный договором ОСВ-3 контроль испытаний стратегических ракет

ОКР «МОРЕНОС»
Назначение:
предусмотренный договором ОСВ-3
контроль испытаний стратегических ракет
Предварительные испытания – 2018 г.
Общий вид антенного поста
многофункционального
оптического локационного
комплекса СИК «Маршал Крылов»
Изображение МКС, полученное с помощью
адаптивной оптической системы МОЛК
23

24.

Предложения АО «НПК «СПП» в проект решения Совета РАН
по космосу по итогам заседания, посвящённого проблеме
космического мусора
1. Для обеспечения глобального охвата всей геостационарной области (ГСО),
поддержания каталога орбит малоразмерных космических объектов и
космического мусора Российская сеть штатных оптико-электронных средств
должна быть расширена за пределы Российской Федерации.
Такое расширение может быть реализовано путём размещения за рубежом
штатных оптико-электронных средств наблюдения, создаваемых и размещаемых
АО «НПК «СПП», что соответствует целям и задачам Роскосмоса в рамках
международного межагентского сотрудничества по проблемам космического
мусора.
2. Учитывая, что контроль космического пространства штатными ОЭС СККП
Минобороны России осуществляется только в зоне видимости с территории
Российской Федерации, Госкорпорацией «Роскосмос» на период 2016-2025 гг.
принято считать одной из основных задач развёртывание сети собственных
штатных средств на пунктах наблюдения в западном и южном полушариях Земли
с наилучшими астро-климатическими условиями, в том числе, на территориях
стран БРИКС. Это обеспечит как глобальность национального контроля ОКП, так и
повышение осведомлённости и информированности потребителей об объектах и
событиях в ОКП, а также обеспечит паритетность обмена информацией от
штатных ОЭС Госкорпорации «Роскосмос» и СККП МО РФ.
24

25.

Предложения АО «НПК «СПП» в проект решения Совета РАН
по космосу по итогам заседания, посвящённого проблеме
космического мусора
3. Основой возможности применения информации от привлекаемых средств РАН
и других доступных нештатных источников должна быть её верификация в
Главном информационно-аналитическом центре (ГИАЦ) АСПОС ОКП на основе
данных, получаемых от штатных средств Госкорпорации «Роскосмос» (а также
данных СККП, при их наличии), что является необходимым базисным условием,
обеспечивающим возможность применения данной информации (такой же принцип
реализуется в ГЛОНАСС).
4. Для демонстрации возможности удаления обнаруживаемых объектов
космического мусора на низких орбитах поддержать предложение АО «НПК «СПП»
о проведении НИЭР по созданию оптической локационной системы (ОЛС) с
использованием твердотельного лазера и приемо-передающей адаптивной
оптической системы, работающей по «лазерной звезде». При работе ОЛС на
прием обеспечивается получение дифракционных изображений космического
мусора. При работе ОЛС на передачу проводится демонстрация возможности
изменения параметров орбиты объекта из-за образования лазерной абляции на
поверхности космического мусора, облучаемой дифракционным импульсным
лазерным излучением.
5. Просить ИКИ РАН и ФГУП «НПО им. С.А.Лавочкина» принять все возможные
меры по сохранению в составе КА «Луна-Глоб» лазерного отражателя,
разработанного АО «НПК «СПП».
25

26. Спасибо за внимание!

Акционерное общество
«НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ
КОРПОРАЦИЯ «СИСТЕМЫ ПРЕЦИЗИОННОГО
ПРИБОРОСТРОЕНИЯ»
(АО «НПК «СПП»)
111024, Москва, ул. Авиамоторная, 53
тел.: +7 (495) 234-98-47, факс: +7 (495) 234-98-59
www.npk-spp.ru

27.

Схема сбора и обмена информацией в СВОЭВП
НКА
ГЛОНАСС, GPS
БИС
ГСВЧ
Средства НКУ
ГЛОНАСС
КОС НАКУ
(БИС КОС)
Средства
ВТУ ГШ, ФСРК,
РАН
ГСВЧ
ЦУС-У
ПСИКОС
ЦОГИ ЦГЧ
БИС
сети IGS
КОС сети
ILRS
БИС
СДКМ
ПСАГП
АЦУС
ЦСОУ
ЦОГИ ЦГЧ
Сегмент МО РФ
ПСОПВЗ
ЦСОАИ
БЦ НАКУ
КП ГИЦИУ
КП КВ
РСДБ
Гражданский
сегмент
ПСОПВЗ
Направление передачи измерительной
информации и исходных данных
Направление передачи рассчитанной информации
ПМК
ППЦ МО
ЦУС-У
ФКА
ГСВЧ
СДКМ
ПСИКОС
ГС ПСОПВЗ
АЦУС
Измерительные средства
Гражданские потребители
Военные потребители
СВОЭВП