Специалисты ФКИ МГУ проверили уведомление об опасном сближении на орбите
В баллистическом центре факультета космических исследований МГУ по запросу частной космической компании «Стратонавтика» провели расчеты относительного движения спутников группировок StratoSat и Swarm.
В связи с увеличением количества техногенных объектов на земной орбите возрастает потребность в оперативном прогнозе опасных сближений космических аппаратов для предотвращения их столкновений. «Глобальные» события вроде взрыва геостационарного спутника Intelsat 33e влияют на большое количество спутников, однако даже в ходе управления полётами совсем маленьких аппаратов приходится сталкиваться с проблематикой космического мусора.
ООО «Стратонавтика» - один из «игроков» российского частного космического рынка, обладающий группировкой спутников для отработки технологий выведения сверхмалых космических аппаратов и экспериментов по межспутниковой радиосвязи. Именно как к владельцу и оператору группировки спутников (самый большой представляет собой параллелепипед размерами 10x10x30 см., самый маленький – куб с ребром 5 см.) компании пришло уведомление от Европейского космического агентства об опасном сближении спутника группировки ЕКА Swarm (назначение – исследование магнитного поля Земли, масса 472 кг.) с одним из самым маленьких спутников группировки Stratosat-TK-1-A (куб ребром 5 см.) с запросом о возможности коррекции орбиты. При подготовке ответа на запрос потребовалась проверка информации об опасном сближении: в письме было указано, что спутники сблизятся менее чем на 500 м., без конкретных величин и ссылок на исходные данные.
Компания обратилась к специалистам факультета космических исследований, развернувших в рамках проекта «Созвездие-270» научно-образовательной школы МГУ «Фундаментальные и прикладные исследования космоса» сервис моделирования группировки с использованием актуальной баллистической информации с просьбой воспроизвести расчеты, на которые ссылалось ЕКА.
В качестве источника данных был выбран сервис CelesTrak SOCRATES https://celestrak.org/SOCRATES/, оперирующий наборами орбитальных элементов TLE. При расчете использовались средства моделирования баллистического центра, актуальные на момент запроса наборы орбитальных элементов для всех трех спутников группировки SWARM и для спутника Stratosat-TK-1-A.
При этом наряду с системой моделирования использовалась программа для поиска локальных минимумов функций, разработанная студентом 5 курса ФКИ Андреем Коноваловым под руководством доцента ФКИ Ивана Самыловского. Программа«родилась» как развитие практикума по численным методам оптимизации и является примером привлечения студентов к проектной деятельности межфакультетской команды «Созвездие-270» (основные участники ФКИ, ФФ, НИИЯФ).
После ввода в систему набора орбитальных элементов двух «команд» спутников программа выводит таблицу, содержащую интервалы сближений и диапазоны расстояний. Был определен потенциально опасный объект сближения – им оказался спутник Swarm B и дистанция сближения – она оказалась около 472 м. Далее сближение было промоделировано в программном комплексе MIDE, разработанному ФКИ МГУ для проектирования и оперативного управления спутниковыми системами. Были получены прогнозные данные сервиса SOCRATES, которые совпали с расчетами ФКИ (478 м. у сервиса и 472 м. у ФКИ)
Итак, сближение подтвердилось, спутники благополучно разошлись, факультет космических исследований получил независимую проверку своих методик расчета. И, самое главное, студенты увидели, как их работа в рамках учебного процесса может превращаться в продукты, которые работают с реальными объектами и на реальных данных.
«С помощью нашего программного обеспечения, наших алгоритмов мы делаем группировку спутников более многозадачной, более «умной», способной предоставлять сервисы, которых раньше не было. И очень важно, что студенты могут увидеть, как их расчеты превращаются в результаты космической деятельности», — говорит руководитель баллистического центра факультета космических исследований МГУ Иван Самыловский.