Пуск с космодрома «Восточный» 5 ноября 2024 года серьезно пополнил орбитальную группировку российских учебных заведений, а заодно прибавил увлекательной работы специалистам по траекторным измерениям.
Ведь в течение месяца в международных базах траекторных данных на сайтах https://celestrak.org/ и https://www.space-track.org/ отсутствовали наборы двустрочных элементов (TLE) для аппаратов российских ВУЗов, выведенных в этот день на орбиту! Они появились только 7 декабря, и целый месяц баллистики обходились своими силами.
Двустрочные элементы – это классический, привычный и удобный способ хранения данных по орбитам космических аппаратов. В студенческих центрах управления с их помощью можно получать исходные данные для расчетов. Можно использовать их для организации сеансов связи. Самое главное – не забывать их обновлять, чтобы не «потерять» спутник. Или, с точки зрения специалиста, в один (не) прекрасный момент, находящийся внутри рассчитанного сеанса связи, не обнаружит, что сигнала-то нет!
Ведь в течение месяца в международных базах траекторных данных на сайтах https://celestrak.org/ и https://www.space-track.org/ отсутствовали наборы двустрочных элементов (TLE) для аппаратов российских ВУЗов, выведенных в этот день на орбиту! Они появились только 7 декабря, и целый месяц баллистики обходились своими силами.
Двустрочные элементы – это классический, привычный и удобный способ хранения данных по орбитам космических аппаратов. В студенческих центрах управления с их помощью можно получать исходные данные для расчетов. Можно использовать их для организации сеансов связи. Самое главное – не забывать их обновлять, чтобы не «потерять» спутник. Или, с точки зрения специалиста, в один (не) прекрасный момент, находящийся внутри рассчитанного сеанса связи, не обнаружит, что сигнала-то нет!
Так специалисты по небесной механике читают загадочный набор букв и чисел из файла TLE
Если эти данные нельзя скачать, нужно уметь создавать их! Именно этим занимаются специалисты по баллистике, обрабатывая данные АСН (аппаратуры спутниковой навигации, т.е. приемников сигналов Глонасс, GPS и других систем). Однако, поскольку такая аппаратура наноспутника является активным потребителем электроэнергии, TLE обновляются не каждый день. В то же время по мере «устаревания» TLE их точность начинает падать, что может привести к неудачному приему сигнала со спутника. Фотография получится зашумлённая, данные о состоянии бортовых систем придут не полные и так далее.
Баллистический центр ФКИ для решения этой задачи внедрил в работу своего программного конвейера три «шага к успеху»:
1. По имеющемуся набору данных TLE строим набор векторов состояния спутника. Это настоящее сокровище для понимающего человека: время («эпоха»), три компоненты вектора координат и три компоненты вектора скорости. Для простоты берут вектор на момент формирования TLE.
2. По полученному вектору состояния строим траекторию движения спутника до момента, на который хотим сгенерировать новый набор TLE. И строим на совесть, решая большую систему уравнений, учитывающую факторы космического пространства.
3. И теперь то, ради чего нас учат методам оптимизации: подбираем параметры TLE так, чтобы траектория, построенная на шаге 2, совпадала с той, которая будет получаться при использовании TLE. В зависимости от того, что значит «совпадала», результат получится разный, специалисты называют это «оптимальность в смысле предписанного критерия и ограничений».
Готово, у нас есть собственноручно рассчитанный набор TLE, который можно использовать, пока не придут свежие данные АСН! И именно этот набор данных для спутника МГУ «Альтаир» регулярно выкладывается в доступный для внешнего пользователя файл, доступный по адресу https://cloud.cosmos.msu.ru/TLE.txt
Баллистический центр ФКИ для решения этой задачи внедрил в работу своего программного конвейера три «шага к успеху»:
1. По имеющемуся набору данных TLE строим набор векторов состояния спутника. Это настоящее сокровище для понимающего человека: время («эпоха»), три компоненты вектора координат и три компоненты вектора скорости. Для простоты берут вектор на момент формирования TLE.
2. По полученному вектору состояния строим траекторию движения спутника до момента, на который хотим сгенерировать новый набор TLE. И строим на совесть, решая большую систему уравнений, учитывающую факторы космического пространства.
3. И теперь то, ради чего нас учат методам оптимизации: подбираем параметры TLE так, чтобы траектория, построенная на шаге 2, совпадала с той, которая будет получаться при использовании TLE. В зависимости от того, что значит «совпадала», результат получится разный, специалисты называют это «оптимальность в смысле предписанного критерия и ограничений».
Готово, у нас есть собственноручно рассчитанный набор TLE, который можно использовать, пока не придут свежие данные АСН! И именно этот набор данных для спутника МГУ «Альтаир» регулярно выкладывается в доступный для внешнего пользователя файл, доступный по адресу https://cloud.cosmos.msu.ru/TLE.txt
Наноспутник «Альтаир» спокоен и доволен, потому что его люди всегда могут его найти!
Это программа «Азерот» на своем посту в баллистическом центре ФКИ МГУ.
Вот так для проверки работы совместно запускали программный комплекс «Орбитрон» и его импортозамещающую версию «Азерот» от лаборатории «Астродинамика» ФКИ
Ну а на вопрос, почему же программа для отображения траектория на карте называется «Азерот», в баллистическом центре ФКИ отвечают просто. «Азерот» - это сокращение от «Азимутально-элевационный ротатор», потому что именно «ротаторами» называют программные продукты для управления спутниковыми антеннами.
