ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ НАЗЕМНЫХ ОПТОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА США
«Зарубежное военное обозрение» №1. 2006 (стр. 50-55)
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ НАЗЕМНЫХ ОПТОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА США
Подполковник В. ДЯТЛОВ
В связи с активным освоением приземного космического пространства значительно увеличилось количество космических объектов (КО) искусственного происхождения, которые являются либо функционирующими космическими аппаратами (КА), выполняющими задачи военного или коммерческого характера, а в большинстве случаев имеющими двойное назначение, либо космическим мусором (КА, прекратившие функционирование, их фрагменты, отработавшие ступени ракет-носителей и т.п.). Данные КО находятся на различных околоземных орбитах с наклонениями от 0 до 180° и высотами вплоть до геостационарных, при этом часть активных космических аппаратов может осуществлять маневры, целью которых может быть коррекция орбиты или ее изменение, в том числе и для оказания воздействия на другие КА.
В систему контроля космического пространства военно-воздушных сил США (СККП, US SSN - Space Surveillance Network) Spacetrack («Спейстрэк») входят оптоэлектронные станции (ОЭС) ККП системы GEODSS (Ground-Based Electro-Optical Deep Space Surveillance) и оптоэлектронный комплекс распознавания (ОЭКР) космических объектов MOTIF (Maui Optical Tracking and Identification Facility). В качестве дополнительных источников информации о КО в США используются ОЭС AMOS (Air Force Maui Optical Station) в составе комплекса MSSS (Maui Space Surveillance Site), оптический полигон (ОП) «Старфайр» (Starfire Optical Range, SOR), опытный мобильный оптоэлектронный комплекс (МОЭК) SHOTS (Stabilized High-Accuracy Optical Tracking System), а также ряд других оптоэлектронных средств. Управление СККП осуществляется из центра контроля космического пространства (ЦККП, SSC - Space Surveillance Center, гора Шайенн, штат Колорадо) космического командования ВВС США. Специалисты ЦККП ведут общий каталог КО, включающий примерно 9 450 объектов (по состоянию на 30 ноября 2004 года).
Оптоэлектронные средства ККП используются для наблюдения за искусственными КО на всех этапах их существования: запуска, пассивного орбитального полета и маневра, разрушения и сгорания при входе в атмосферу или при столкновении с такими же объектами. При этом сигналы от КО на указанных этапах вызываются различными физическими явлениями, поэтому наблюдение за ними проводится с помощью средств, которые отличаются как по техническим характеристикам, в частности рабочей области спектра, так и по способу базирования (наземные, космические). Наземные ОЭС используются главным образом для наблюдения на этапах пассивного орбитального полета и маневра, а оптические средства космического базирования - на всех этапах их существования.
Ниже рассматриваются основные оптоэлектронные средства СККП США.
Наземная система GEODSS, являющаяся основой оптической части американской СККП, предназначена для контроля космического пространства с целью оперативного обнаружения, сопровождения и распознавания КО, находящихся на околоземных орбитах высотой до 40 000 км на всех наклонениях, получения координатной информации (КИ) с выдачей ее на ЦККП (ЗЦККП) и некоординатной (фотометрической) информации (НКИ) с выдачей ее в объединенный аналитический центр стратегического командования США (USSTRATCOM Joint Intelligence Center), а также для ведения частного каталога КО.
В ее состав входят три оптоэлектронные станции, развернутые в Сокорро (штат Нью-Мексико), на о-вах Мауи и Диего-Гарсия. В Сокорро расположена также экспериментальная ОЭС лаборатории им. Линкольна Массачусетского технологического института (рис.1).
На посту Морон (Испания) размещена четвертая ОЭС - MOSS (Moron Optical Surveillance System), которая находится в опытной эксплуатации и предназначена для перекрытия мертвых зон стационарных ОЭС. Основой этой станции является транспортируемый 0,56-м (диаметр главного зеркала) телескоп (рабочая область спектра видимая (380-780 нм); фокусное расстояние 1,30 м; проницающая способность не хуже 12,т0; габаритные размеры модуля с телескопом 6,1 х 2,44 м). В качестве приемного устройства (ПрУ) с 1997 года используется опытная ПЗС-видеокамера CCID-10 с матрицей 1024x1024 пикселя, разработанная лабораторией им. Линкольна.
Первая-третья ОЭС оснащены тремя телескопами, два из которых 1,0-м кассегреновской схемы, предназначенные для обнаружения и сопровождения высокоорбитальных КО с малой угловой скоростью - на геосинхронных и на высокоэллиптических орбитах вблизи апогея (рабочая область спектра видимая; фокусное расстояние 2,18 м; угол поля зрения 2,1°; проницающая способность не хуже 19,m0), и один 0,4-м телескоп Шмидта (рабочая область спектра видимая; фокусное расстояние 0,76 м; угол поля зрения 6,0°; проницающая способность не хуже 10,m0), предназначенный для работы по низкоорбитальным КО на орбитах с высотами до 5 000 км с высокими угловыми скоростями. ОЭС на о. Диего- Гарсия укомплектована тремя 1,0-м телескопами.
В конце 1990-х годов система GEODSS подверглась глубокой модернизации, включавшей следующие мероприятия:
• замена приемных устройств (ПрУ) на основе приемных телевизионных трубок (ПТТ) детектирующей аппаратурой на базе ПЗС-матриц по программе Deep STARE (Deep-space Surveillance Technology Advancement & Replacement for Ebsicons), начатой в декабре 2003 года;
• комплектование телескопов высокоскоростными контроллерами, аппаратно совместимыми как с существующими ПрУ, так и с теми, которые будут разрабатываться;
• установка новых высокопроизводительных вычислительных средств на ОЭС, построенных на принципе открытой архитектуры с широким применением коммерческих элементов - технология COTS (Commercial-on-the-shelf);
• модернизация программно-алгоритмического обеспечения;
• ввод в строй центра оптического управления, контроля и связи OC3F (Optical Command, Control and Communications Facility), расположенного на АвБ Эдварде (штат Калифорния), что привело к возрастанию пропускной способности системы GEODSS на 10-15 проц.
Под управлением OC3F возможна передача поставленной задачи по проводке КО от одной ОЭС к другой, в зависимости от местных астроклиматических условий, при этом информация о КО на данном проходе не теряется. В перспективе планируется передать под управление OC3F разрабатываемые транспортируемые и мобильные ОЭС.
В настоящее время лабораторией им. Линкольна на базе экспериментальной ОЭС проводятся научно-исследовательские работы по повышению проницающей способности 0,38-м телескопов Шмидта в целях использования их для наблюдения за КО на геосинхронных и высокоэллиптических орбитах в апогее. В этих целях разработана и проходит испытания ПЗС-видеокамера CCID-16 с матрицей 2 560x1960 пикселей (квантовая эффективность 0,66 проц.; чувствительность 16,2 мВ; время считывания кадра меньше соответствующего показателя у обычных ПЗС-видеокамер более чем в 3,5 раза) и быстродействующей фотометрической матрицей 32 х 32 пикселя.
ОЭКР MOTIF расположен совместно с ОЭС GEODSS на о. Мауи и предназначен для поиска, сопровождения и распознавания КО, находящихся на околоземных орбитах высотой до 40 000 км, получения К и НКИ и выдачи ее потребителям. Работа ОЭКР возможна только в темное время суток. Основой комплекса являются два 1,2-м телескопа кассегреновской схемы, установленных на одной полярной монтировке на противоположных сторонах полярной оси на общую ось склонений (рис. 3).
Телескоп В29 имеет заднее фокусное расстояние 0,73 м (29 дюймов, рабочий диапазон спектра - дальняя ИК-область (8-20 мкм); фокусное расстояние 24,6 м, угол поля зрения 0,11°; проницающая способность не хуже 17,m0) и предназначен прежде всего для сбора фотометрических данных. Световая энергия, принятая оптической системой, направляется многопозиционным вторичным зеркалом на приемник контрастного фотометра или инфракрасного радиометра. В телескопе применена двухапертурная система обнаружения MATS (MOTIF Acquisition Telescope System) с тремя полями зрения, выбираемыми коммутатором, и проекцией визирной сетки. В состав системы, установленной на внешней стороне основной трубы телескопа, входит собственный телескоп меньших размеров, чем основной. Визирные оси обоих телескопов параллельны.
Телескоп В37 (1,2-м) имеет заднее фокусное расстояние 0,94 м (37 дюймов, рабочий диапазон спектра видимый; фокусное расстояние 19,8 м, угол поля зрения 0,17°; проницающая способность не хуже 17, m 0). У него две монтажные поверхности - боковая и тыльная. Двухпозиционное переключающееся третичное зеркало, расположенное между первичным и вторичным зеркалом, в позиции под углом 45° направляет световой луч в отверстие в боковой монтажной поверхности, в позиции 0° не перекрывает ход луча к тыльной. Переключение позиций может осуществляться в течение единиц секунд. Телескоп В37 используется при сопровождении объектов с низким уровнем освещенности, для чего в качестве ПрУ применена высокочувствительная телекамера LLLTV (Low Light Level TV camera), входящая в состав системы формирования изображения MAIS (MOTIF Advanced Imaging System) и установленная на тыльной монтажной поверхности.
Параллельность визирных осей телескопов достигается путем коррекции положения визирной оси В37, который является вторичным в MOTIF. Данные для исправления стробизма содержатся в компьютерной модели монтировки и откалиброваны с использованием данных наблюдений за звездами.
Комплекс контроля космического пространства MSSS (о. Мауи, входящий в группу Гавайских о-вов) предназначен для контроля космического пространства с целью обнаружения, сопровождения и распознавания КА, находящихся на околоземных орбитах, получения координатной и некоординатной информации, ведения частного каталога КО, проведения научно-исследовательских работ.
Этот комплекс расположен на высоте 3 000 м в кратере вулкана Халеакала. Средствами AMOS являются усовершенствованная оптоэлектронная система AEOS (Advanced Electro-Optical System) на основе 3,6-м телескопа, оснащенного системами активной и адаптивной оптики; 1,6-м телескоп; 0,8-м лазерная приемопередающая установка (ЛППУ) BD/T; 0,6-м лазерная передающая установка (ЛПУ) LBD, а также высокопроизводительный вычислительный центр МНРСС (Maui High Performance Computing Center), научно-исследовательские лаборатории, центр обработки и передачи данных.
3,6-м телескоп AEOS кассегреновской схемы (рабочий диапазон спектра видимый, ИК; фокусное расстояние 726 м, наибольший угол поля зрения 300 мкрад, проницающая способность не хуже 20, m0) установлен на двухосную азимутальную монтировку (U-образная вилка на азимутальной базе), позволяющую изменять угол места в пределах от -15 до 90° и азимут в диапазоне 0-360°. Основными ПрУ AEOS являются: телекамера видимой области оптической части спектра; ИК-камеры, входящие в систему формирования изображений, что в совокупности с адаптивной оптической системой (АОС) дает возможность получать высококачественные изображения КО в ночное время.
АОС позволяет выравнивать и стабилизировать волновой фронт прошедшего сквозь атмосферу излучения, а также получать в фокусе телескопа четкое изображение КО или выводить с Земли в космос остро сфокусированный луч лазера. Для анализа изображения в АОС используется яркая опорная звезда, свет которой делится матрицей анализатора волнового фронта на сотни каналов и в каждом из них регистрируется с частотой около 1 кГц. Звезда должна располагаться на небе вблизи изучаемого объекта, так как изопланатический угол в видимой области спектра не может превышать нескольких угловых секунд. Излучение звезд на большем угловом расстоянии от объекта наблюдений проходит через другие турбулентные вихри и не несет никакой информации об искажениях в его изображении. Малый изопланатический угол в видимом диапазоне ограничивает возможность работы телескопа с адаптивной оптикой небольшими участками неба вблизи ярких звезд. При работе средства в ИК-диапазоне ограничения не такие жесткие, то есть изопланатический угол возрастает до десятков угловых секунд и форма волнового фронта при большей длине волны изменяется медленнее, а следовательно, эти изменения легче учитывать. Но даже при наблюдениях в ближней ИК-области, на длине волны около 2,2 мкм, вероятность найти подходящую опорную звезду (не слабее 12-13т) на угловом расстоянии меньше изопланатического угла от объекта наблюдений составляет всего 0,5-1 проц. Вследствие этого наблюдать с помощью АОС можно лишь окрестности ярких звезд, планет и сейфертовских галактик (то есть галактик со звездоподобными ядрами), что составляет очень малую часть небосвода.
Для снятия этого ограничения разработана и в настоящее время используется технология генерации лазерным излучением опорной «искусственной звезды» - LGS (Laser Guide Star), или маяка, который «располагается» вблизи наблюдаемого КО и помогает зондировать атмосферу. Для создания маяка используется лазер непрерывного действия с выходной мощностью порядка десятков Ватт, настроенный на частоту резонансной линии натрия (обычно на линию D2Na).
Луч фокусируется на высоте около 90 км, где присутствует естественный слой воздуха толщиной около 10 км, обогащенный натрием, свечение которого возбуждается лазерным лучом. Физический размер светящейся области составляет около 1 м, что с расстояния в 100 км воспринимается как объект с угловым диаметром около 1 с с визуальным блеском 9-10 m. Нюанс в том, что яркость лазерной звезды зависит от размеров облака возбужденных атомов натрия. Угловые размеры яркой лазерной звезды могут превысить изопланатический угол, и тогда работа АОС будет невозможна.
АОС, установленная на AEOS, является опытным образцом для изучения возможностей ее применения на телескопах с размером апертуры более 10 м. Она включает в себя следующие основные элементы: анализатор волнового фронта, преобразователь волнового фронта, деформируемое стеклянное зеркало с внешним отражающим покрытием (толщина 2 мм, 941 пьезокристаллический привод, элементарное перемещение ±2 мкм), ПЗС-видеокамеру видимого диапазона. По заключению американских специалистов пока такая станция мало подходит для проведения астрономических наблюдений, но ограничения связаны с недостаточно совершенными технологиями.
При проведении работ по КО системой активной оптики компенсируется воздействие гравитационного поля Земли на главное зеркало. Его геометрическая форма калибруется 84 осевыми и 48 радиальными приводами, которые используют данные датчиков контроля геометрии зеркала.
1,6-м телескоп кассегреновской схемы (рабочий диапазон спектра видимый, ИК; фокусное расстояние 25 м, угол поля зрения 0,1°, проницающая способность не хуже 17,т0) установлен на полярной монтировке и выполнен в виде закрытой трубы, на которой снаружи имеются тыльная и боковая монтажные поверхности. На тыльную монтажную поверхность возможна подвеска приборов массой до 600 кг, на боковую сторону - до 200 кг, при этом осуществляется статическая балансировка каждый раз, когда изменяется масса или положение приборов. В телескопе применены двухапертурная система обнаружения AATS (AMOS Acquisition Telescope System) и широкодиапазонный инфракрасный комплекс приемных устройств GEMINI (Generalized Multi-Wave Infrared Instrument), который позволяет сопровождать КО и получать их изображение в дневное время. GEMINI установлен на боковой монтажной поверхности и имеет в своем составе собственный телескоп меньших размеров, чем основной. Визирные оси обоих телескопов параллельны.
0,8-м ЛППУ может сопровождать совместно с другими телескопами или независимо от них два низкоорбитальных КО одновременно, а также осуществлять подсвет их лазерным лучом при конъюнктивной работе с приемниками главных телескопов MSSS или измерять дальность до выбранной цели.
0,6-м ЛПУ используется совместно с телескопами MSSS для подсветки целей и измерения дальности до них. Кроме того, конструкция ЛПУ позволяет научно-исследовательским организациям устанавливать их собственный квантово-оптический генератор (КОГ) в подкупольном пространстве и задействовать существующую оптику для проведения программ с определенной лазерной установкой.
(Окончание следует)
«ЗАРУБЕЖНОЕ ВОЕННОЕ ОБОЗРЕНИЕ» №2. 2006 Г. (стр. 30-35)
ВОЕННО-ВОЗДУШНЫЕ СИЛЫ
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ НАЗЕМНЫХ ОПТОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА США
Подполковник В. ДЯТЛОВ
В первой части статьи, опубликованной в предыдущем, январском,
номере журнала «Зарубежное военное обозрение», была дана общая
характеристика системы контроля космического пространства ВВС
США, указаны ее предназначение и оптоэлектронные средства, входящие в ее структуру, подробно рассмотрены основные из них..
Оптический полигон «Старфайр» предназначен для исследования оптических свойств атмосферы, ее влияния на распространение световой энергии и разработки технологий компенсации атмосферной турбулентности, а также для выполнения задач по контролю космического пространства.
Полигон расположен на высоте 1 900 м в юго-восточной части авиабазы Киртленд (г. Альбукерке, штат Нью-Мексико). Здесь установлены 3,5-м телескоп кассегреновской схемы (рабочий диапазон спектра видимый, ИК, проницающая способность не хуже 20,т0), 1,5-м телескоп (рабочий диапазон спектра видимый, ИК, проницающая способность не хуже 19,т0) и 1,0-м лазерная передающая установка (ЛПУ). Оба телескопа оснащены активной оптикой и адаптивной оптической системой (АОС).
1,5-м телескоп является первым в США прибором такого типа, для которого была разработана АОС с использованием опорной «искусственной звезды». Работа телескопа с АОС была продемонстрирована в 1983 году. Для генерации маяка использовался квантово-оптический генератор (КОГ) мощностью 75 Вт, область спектра видимая, рабочее тело - пары меди, длительность импульса 0,05 мкс.
В настоящее время основные научно-исследовательские работы по программе АОС, а также по передаче лазерной энергии в атмосфере и с земной поверхности в космос проводятся с использованием 3,5-м телескопа и ЛПУ. В частности, в ходе экспериментов по получению изображения низкоорбитального космического аппарата (КА) в ИК-об-ласти (длина волны около 800 нм) было продемонстрировано, что спроектированное устройство сопровождения цели и АОС, оборудованная деформируемым зеркалом (341 пьезокристаллический привод с частотой коррекции 1 000 Гц), компенсируют более чем 96 проц. искажений фронта волны, вызванных атмосферной турбулентностью. Длина волны лазерного излучения 850 нм. Наименьший разрешаемый элемент имеет длину примерно 25 см.
На полигоне проводятся эксперименты по передаче предыскаженного лазерного луча с 3,5-м телескопа на КА с использованием отраженного от этого же аппарата солнечного света как маяка для АОС. С помощью анализатора волнового фронта измеряется профиль фронта волны отраженного лазерного луча с записью сигнала на вспомогательном телескопе. Предварительные результаты показывают, что интенсивность лазерного луча приблизительно в 10 раз больше, чем без компенсации, даже с ожидаемыми ошибками при использовании цели в качестве маяка.
В 3,5-м телескопе в системе активной оптики используется 54 осевых и радиальных привода. В целях облегчения главное зеркало выполнено двухслойным (верхний монолитный отражающий, толщиной 2,54 см, и опорный, имеющий сотовую структуру). Общая масса конструкции 1 800 кг.
В настоящее время на данном полигоне проводятся НИР по следующим направлениям: разработка гибридных лазерных маяков (комбинация мезосферного натриевого и рэлеевского); модернизация программно-алгоритмического обеспечения, позволяющего обрабатывать данные анализатора фронта волны с сильными искажениями, возникающими при больших зенитных углах; разработка и производство различных конструкций деформируемых зеркал, теоретически полностью восстанавливающих яркость и компенсирующих искажения фазы светового сигнала.
Отдельный класс оптоэлектронных станций (ОЭС) составляют перебазируемые средства, применение которых обеспечивает: повышенную живучесть; большую оперативность при решении задач различного уровня; отсутствие или значительное снижение затрат на капитальное строительство; возможность разработки модульных систем высокой заводской готовности и тиражирования таких систем и, как следствие, создания недорогой СККП; относительно небольшие эксплуатационные расходы.
Перебазируемые ОЭС могут выполняться как в транспортируемом, так и в мобильном варианте.
К данному классу ОЭС принадлежит опытный мобильный оптоэлек-тронный комплекс SHOTS (Stabilized High-Accuracy Optical Tracking System). В настоящее время он проходит испытания на тихоокеанском полигоне ПРО ВМС Кауаи. Работы по проекту SHOTS ведутся фирмой «Текстрон системз» в рамках контракта с центром космических и морских систем вооружений SPAWAR - Navy's Space and Naval Warfare Systems Center в Сан-Диего (штат Калифорния). Данный комплекс предполагается задействовать как при проведении испытаний вооружений и военной техники в рамках программы ПРО США, так и для контроля космического пространства.
Комплекс состоит из двух модулей, смонтированных на автомобильных полуприцепах. Один модуль включает в себя два телескопа: главный STS (SHOTS Telescope System) и поисковый SAT (SHOTS Acquisition Telescope), которые установлены на двухосном альтазимутальном основании, систем наведения SPS (SHOTS Pointing System), а также внешний блок приборов инерциальной системы навигации, контроллер гироскопа и информационные порты приемных устройств и сервосистем. Другой модуль представляет собой кабину управления с двумя рабочими местами операторов, которая содержит комплекс контрольно-измерительной аппаратуры - системы сопровождения и наведения TPS (Tracking and Pointing System), управления, отображения и записи, радио- и телефонной связи, вентиляции и кондиционирования, осушки и подачи воздуха для STS, a также метеорологическое оборудование. Модули могут буксироваться грузовым автомобилем по дорогам с обычным покрытием (со скоростью до 80 км/ч). Они оборудованы такелажной оснасткой для поднятия краном и установки на борту судна. Главный телескоп STS мерсенкассегреновской афокальной схемы (диаметр апертуры 0,75 м, угол поля зрения 0,20°) сконструирован в научно-исследовательской лаборатории космической оптики в г. Челмсфорд (штат Массачусетс). Первичное и вторичное зеркала покрыты противокоррозионным составом Pilkington-747 для эксплуатации телескопа в морских условиях. Первичное зеркало обдувается осушенным термостабилизированным воздухом в целях компенсации турбулентных вихрей над отражающей поверхностью, возникающих из-за разницы в температуре между самим зеркалом и окружающей средой.
Телескоп находится в теплозащитной оболочке, куда также подается осушенный воздух для создания термостатичной микросреды с повышенным давлением относительно атмосферного. В конструкции предусмотрен съемный противосолнечный экран, который совместно с апертурными диафрагмами первичного и вторичного зеркал позволяет системе функционировать в дневное время суток во всей зоне обзора, исключая участок в пределах ±15° от направления на Солнце. Вторичное зеркало оснащено управляемым компьютером сервоприводом для обеспечения автофокусировки в процессе работы. Сверху, снизу и на тыльной части подвеса телескопа предусмотрены плоскошлифо-ванные поверхности для монтажа навесного оборудования. При этом на верхнюю поверхность установлен поисковый телескоп SAT. STS может работать как активное средство после установки съемного третичного зеркала, которое совместно с системой зеркал, смонтированной в ярме, образует перископический канал передачи лазерного луча к главной оптической системе.
Поисковый телескоп SAT (трехзеркальный афокальный анастигмат, диаметр апертуры 0,3 м, угол поля зрения 0,6°) разработан канадской фирмой Applied Physics Specialties. Все зеркала выполнены из алюминия и покрыты противокоррозионным составом Pilkington-747. Телескоп и приемные устройства размещены в одном корпусе, в который, как и в СТС, подается осушенный воздух.
Телескопы STS и SAT имеют идентичные комплекты приемных устройств, которые включают в себя коммерческие видеокамеры видимой(380-780 нм) и средней ИК-областей (2,5-5 мкм) оптической части спектра, а также устройства записи видеоинформации на априорном, апостериорном временных интервалах и непосредственно перехвата баллистической цели при выполнении задач ПРО на ТВД.
Алгоритм обработки видеоинформации основан на теории массового обслуживания с применением фильтра Калмана, что позволяет получать положительные результаты при синтезе изображений как КО, так и объектов, находящихся в пределах атмосферы.
Система наведения SPS разработана фирмой «Малтитек» (Клируотер, штат Флорида). Она позволяет удерживать положение STS с точностью до 100 мкрад в каждой оси при волнении моря до 5 баллов.
Зарубежные специалисты отмечают, что в настоящее время наземные оптоэлектронные средства контроля космического пространства США, объединенные в многофункциональные системы, позволяют осуществлять наблюдение в пределах приземного космического пространства, получая как координатную и фотометрическую информацию, так и изображения интересующих КО, находящихся на орбитах вплоть до геосинхронных. Многие проблемы, связанные, например, с астро-климатическими условиями в месте стояния определенной станции, с искажающим воздействием турбулентных вихрей атмосферы, со временем суток наблюдения или нахождением изучаемого объекта в тени Земли, достаточно успешно решаются тем или иным путем. Основными направлениями повышения обнаружительной и разрешающей способностей ОЭС являются следующие:
- увеличение диаметра входного зрачка телескопа ОЭС и сокращение потерь в оптической системе;
- уменьшение размера аберрационного пятна рассеяния и линейного и углового размера пикселя ПрУ;
- повышение чувствительности фотопреобразователей путем увеличения квантового выхода и времени накопления в пределах линейности фотоприемника;
-уменьшение шума фотоприемника;
- выбор мест расположения ОЭС с наилучшими астроклиматическими условиями (большое число ясных ночей, высокий коэффициент экстинкции атмосферы, слабый фон, минимальное влияние атмосферной турбулентности);
-разработка аппаратных и программных методов компенсации искажений, вносимых атмосферой в видимой и ПК-областях оптической части спектра.
По мере отработки технологий адаптивной оптики в США намереваются создать наземные крупноапертурные телескопы (до 8-10 м), оснащенные АОС. Однако разработке и использованию ОЭС с большими телескопами препятствуют проблемы, связанные с высокоточным изготовлением оптических поверхностей заданной формы и ее поддержанием в процессе эксплуатации. В настоящее время проблемы создания ОЭС, включающих комплекс аппаратурных и программно-алгоритмических средств для коррекции динамических аберраций, вызванных деформациями зеркал, дрожанием телескопа при перемещении, искажением падающего волнового фронта и т.п., являются основными в адаптивной оптике.
Наряду с методами аппаратурной адаптации развиваются также математические методы совместной обработки изображений в целях повышения качества получаемой информации. Среди известных методов алгоритмической компенсации фазовых искажений можно выделить группу таких, в которых оценка и компенсация фазовых искажений осуществляются по информации, содержащейся в самих искаженных изображениях. С точки зрения теории статистического синтеза все методы этой группы представляют собой различные варианты решения задачи адаптивной обработки входных первичных искаженных изображений в условиях параметрической априорной неопределенности, различия которых коренятся в используемых моделях параметрического описания искаженных изображений.
В перспективе планируется полная замена приемной аппаратуры телескопов на базе ПТТ ПЗС-телекамерами, что даст возможность значительно уменьшить значение шума. Существенное снижение энергопотребления и массогабаритных параметров ПрУ позволяет разрабатывать недорогие перебазируемые оптико-электронные средства, размещать которые будет возможно в различных районах Земли в зависимости от обстановки, причем на базе данных образцов намечается создание целой сети.
Таким образом, в США ведется последовательная работа по улучшению характеристик существующих и созданию перспективных оптоэлектронных средств ККП, которые могут использоваться как в военных целях, так и в области астрономии.
Окончание. Начало см.: Зарубежное военное обозрение. - № 1. - С. 50-55.
