Экологический спутник ENVISAT — один из крупнейших космических аппаратов, когда-либо выведенных на орбиту ЕКА. ENVISAT, стоимость которого составляет 2,3 миллиарда евро и весит почти восемь тонн, был запущен в 2002 году и надежно контролировал климат Земли, океаны и поверхность суши до 2012 года, когда контакт был потерян. Спутник наблюдения за Землей движется по орбите на высоте около 800 км — области земной орбиты с высокой плотностью космических объектов. Космический мусор — серьезная проблема при низкоорбитальном космическом полете.
Теперь неконтролируемый полет ENVISAT может потенциально привести к столкновениям с активными спутниками и другими космическими кораблями ", — отмечает доктор технических наук Дельфина Серутти-Маори, спикер бизнес-подразделения Fraunhofer FHR." Более того, существует дополнительный потенциал риска, поскольку столкновения может привести к образованию нового мусора, который, в свою очередь, может столкнуться с другими объектами — опасный эффект снежного кома ».Поддержка безопасного спуска с орбиты
Чтобы справиться с этой проблемой, ЕКА в настоящее время ищет решения, позволяющие вывести ENVISAT на более низкую орбиту и в конечном итоге позволить спутнику надежно сгореть при повторном входе в атмосферу Земли. Однако эти «полеты по спуску с орбиты» могут быть успешными только в том случае, если параметры ориентационного движения спутника могут быть определены правильно.
Только тогда можно будет определить, какой метод следует использовать для захвата спутника. Команда исследователей Fraunhofer FHR предлагает поддержку для будущих миссий по спуску с орбиты. «Наш радар TIRA сочетает в себе радар формирования изображений в Ku-диапазоне и радар слежения в L-диапазоне. Эта система предлагает уникальную возможность снимать космические объекты с высоким разрешением с помощью методов ISAR», — сказал доктор технических наук.
Объясняет Людгер Леушаке, начальник отдела радаров космических наблюдений Fraunhofer FHR. «В отличие от оптических систем наша радарная система предлагает решающие преимущества: полную независимость от погодных условий, дневного и ночного использования, а также разрешение изображения, которое полностью не зависит от расстояния до объекта. Кроме того, мы можем определять скорость вращения быстро вращающихся объектов, таких как ENVISAT, и медленно вращающихся объектов ». Необработанные данные радара ENVISAT, записанные с помощью TIRA, обрабатываются и оцениваются с использованием специальных методов, которые были разработаны в Fraunhofer FHR в последние годы.Долгосрочный анализ ротации ENVISATРадиолокационные изображения с высоким разрешением генерируются с использованием относительного вращения наблюдаемого объекта относительно стационарной радиолокационной системы.
Объект освещен под разными углами обзора. Однако масштабирование поперечного диапазона на радиолокационном изображении зависит от фактической скорости вращения, которая должна быть получена из данных. «Чтобы решить эту проблему, которая возникает во время обработки изображений, наша группа экспертов разработала метод, который использует модели объектов с проволочной сеткой для правильной оценки масштабирования между диапазонами», — объясняет Серутти-Маори. «Для этого модель проволочной сетки проецируется на различные изображения прохода.
Вектор вращения может быть надежно оценен путем временного развития нескольких проекций во время прохода объекта».Для анализа долгосрочного развития движения ENVISAT мы смогли использовать наблюдения за период между 2011 годом, то есть незадолго до потери контакта со спутником, и 2016 годом. Во время своей обычной миссии ENVISAT медленно вращался примерно на 0,06 ° / с, что соответствует одному обороту на орбите Земли.
Вскоре после потери связи 8 апреля 2012 года можно было заметить, что скорость вращения увеличилась почти до 3 ° / с, или примерно 45 оборотов на орбиту Земли. Поскольку увеличение было постепенным, а не внезапным, исследователи из Fraunhofer FHR пришли к выводу, что это не произошло из-за столкновения с другими объектами. Однако с середины 2013 года наблюдается замедление скорости вращения.
В конце 2016 года он составлял около 1,6 ° / с. «Наши исследования могут внести значительный вклад в поддержку будущего удаления поврежденного ENVISAT, если ЕКА решит это сделать», — говорит Леушак. «Методы разведки на основе изображений, разработанные в Fraunhofer FHR, в настоящее время являются уникальными в мире и идеально подходят для анализа ориентации и вращения космических объектов, а также для надежного прогнозирования их долгосрочного развития. Кроме того, их можно использовать для эффективно расследовать потенциальное внешнее повреждение спутников ».