На сайте ИКИ появился любопытный документ-
АНАЛИЗ ЗАДАЧ И УСЛОВИЙ
ТЕЛЕВИЗИОННЫХ НАБЛЮДЕНИЙ ФОБОСА И МАРСА
С КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА «ФОБОС - ГРУНТ»
http://www.iki.rssi.ru/ofo/pdf/preprint_Fobos.pdf
В нем очень подробно описано планируемое аппаратное оснащение КА оптико-электронными средствами и описан алгоритм посадки КА на поверхность. Предлагаю критически рассмотреть этот проект, т.к. в описанном виде он, по моему твердому убеждению, обречен на провал. Свои замечания предметно я вскоре опишу.
Последовательно по тексту. стр 10.
Цитата-"Восточная
часть западного и западная часть восточного полушарий между 70 и
280
Цитата стр.11 "Помимо автономного выбора места посадки и приведения к ней
КА, телевизионные средства могут использоваться в ходе снижения
для измерения расстояния до поверхности и компонент скорости КА
относительно Фобоса. Эти измерения рассматриваются как
функциональное резервирование измерений, выполняемых
основными средствами измерения этих параметров – лазерным
высотомером - ЛВВ и доплеровским измерителем скоростей -
ДИСД. Кроме того, для поддержки алгоритмов обработки данных
ЛВВ и ДИСД по телевизионным снимкам будет определяться
наличие края Фобоса в ТВ-кадре. Все ТВ-измерения в процессе
посадки должны проводиться автономно."
Возникает вопрос о наличии резервирования ЛВВ и ДИСД. Будет ли использоватся радиовысотомер? Известно, что лазерные высотомеры имеет ряд ограничений- по дальности, по требуемой отражательной способности грунта, по наличию пылевой среды между излучателем и поверхностью (пресловутый "пылевой тор" Фобоса). Малые лазерные альтиметры,расчитаные на работу до метровых расстояний хорошо работают до километровых расстояний. Альтиметры типа МОЛА, наоборот, специализированы для работы на больших расстояниях.
Для оптико-электронных систем повсеместно планируется использовать нерадиационностойкую ПЗС Кодак 1020 Описание-здесь.
http://www.kodak.com/US/en/dpq/site/SENSORS/name/KAI-1020_product/show/KAI-1020_productSpecifications
У нерадиационностойких ПЗС максимальная доза, после которых они выходят из строя - примерно 1000 рад(Si). До этого значения наблюдается существенная деградация параметров.
Непонятно, почему не предусмотрены спектральные исследования- не предусматривается даже использование светофильтров -просто монохромные матрицы.
При этом в линейке 1020 есть и цветные матрицы- в проекте предусмотрено использование только монохромных. Это понятно для упрощения задачи автономного сближения, но непонятно отсутствие цветной камеры для спектральных исследований.
Цитата стр.49 "Согласно теоретическим представлениям, у Марса должны
существовать пылевые кольца (пылевые торы), происхождение которых
обязано выбиванию пылевых частиц с поверхности Фобоса и Деймоса, а
также самого Марса в результате метеоритной бомбардировки. Хотя
косвенные указания на их существование получены в ходе плазменных
экспериментов на КА «Фобос-2», требуется прямое экспериментальное
подтверждение этих результатов. Поскольку КА «Фобос - Грунт» будет
длительное время находиться вблизи орбиты Фобоса, данные ТСНН и
БОКЗ-МФ могут дать ценную информацию для подтверждения
существования пылевого тора Фобоса и оценки характеристик пыли. Эти
исследования будут дополнены измерениями характеристик пыли в
непосредственной близости от поверхности Фобоса, которые могут быть
выполнены с помощью БОКЗ-МФ после посадки на Фобос."
Помимо просто пыли на этих орбитах могут наблюдаться и более крупные фрагменты- камни со скоростями до сотен метров в секунду относительно аппарата. Предусматривается ли противоударная защита аппаратуры КА? Будет ли возможно восстановить ориентацию КА после, например, косого удара небольшого камна, не вызвавшего повреждения аппаратуры, но приведшего к закрутке аппарата?
Естественно, автономное восстановление ориентации, т.к. при этом направление на Землю будет потеряно.
какая-то вся критика неконструктивная, напоминает длинные "разоблачения" опровергателей. Ей-богу странно от вас такое читать, разобрались бы что ли сами для начала.
Цитировать..Помимо просто пыли на этих орбитах могут наблюдаться и более крупные фрагменты- камни со скоростями до сотен метров в секунду относительно аппарата
а могут и не наблюдаться. Этот самый пылевой тор никто никогда не видел, ни телескопы, ни АМС, его заметно только по влиянию (весьма слабому) на солнечный ветер, а суммарная масса тора оценивается менее чем в тонну. То есть концентрация пыли (не говоря уже о более крупных фрагментах) просто ничтожна.
ЦитироватьДля оптико-электронных систем повсеместно планируется использовать нерадиационностойкую ПЗС Кодак 1020 При этом в линейке 1020 есть и цветные матрицы- в проекте предусмотрено использование только монохромных. Это понятно для упрощения задачи автономного сближения, но непонятно отсутствие цветной камеры для спектральных исследований.
Для спектральных исследований на аппарате есть специальный прибор - фурье-спектрометр, а сам Фобос слишком серый, чтобы ради него ставить что-то навороченное. Про радиационностойкость - почитайте вокруг на том же сайте. Камеры Фобоса - прямые потомки тех БОКЗов, что давным давно летают на МКС и Ямалах и еще много где. И летают успешно, видно все-таки их делали не полные дураки и ламеры, ничего не понимающие в радиационностойкости.
А у меня наибольшее сомнение вызывает сохранение работоспособности возвратной ракеты и следовательно её способности долеть до Земли.
Цитировать"Помимо просто пыли на этих орбитах могут наблюдаться и более крупные фрагменты- камни со скоростями до сотен метров в секунду относительно аппарата"-а могут и не наблюдаться. Этот самый пылевой тор никто никогда не видел, ни телескопы, ни АМС, его заметно только по влиянию (весьма слабому) на солнечный ветер, а суммарная масса тора оценивается менее чем в тонну. То есть концентрация пыли (не говоря уже о более крупных фрагментах) просто ничтожна.
На Фобосе имеются следы метеоритной бомбардировки, а следовательно был выброшен материал, который сейчас и образует пылевой тор, косвенно наличие которого подтвердили плазменные эксперименты на Фобосе-2 . В нем обязательно присутствует распределение частиц по размеру-массе, и вероятность наличия более крупных фрагментов (камни)-ненулевая. Можете сами посчитать- дисперсия скоростей для круговых и эллиптических орбит, с перигеем/апогеем +/- 200 км от орбиты Фобоса могут достигать сотен м/с. Достаточно одного соударения, даже не разрушающего аппаратуру -для закрутки аппарата с потерей ориентации на Солнце и Землю. В этих условиях только быстродействие датчика астрокоррекции и наличие алгорима автоматического восстановления ориентации может обеспечить продолжение миссии. По материалам проекта следует, что датчик астрокоррекции будет нормально работать при угловом дрейфе КА 18 угл.с/с . Это очень медленное вращение. Т.е. планируемый к использованию датчик в описываемой ситуации не позволит произвести динамическую астрокоррекцию. Мой вопрос состоял в том, рассматриваются ли и другие методы автоматического восстановления ориентации - например, с использованием солнечного датчика и другие методы. Я только об этом.
ЦитироватьПро радиационностойкость - почитайте вокруг на том же сайте. Камеры Фобоса - прямые потомки тех БОКЗов, что давным давно летают на МКС и Ямалах и еще много где. И летают успешно, видно все-таки их делали не полные дураки и ламеры, ничего не понимающие в радиационностойкости.
Тем не менее, на это необходимо обратить внимание. НА MER, например, установлены радиационностойкие процессоры по КМДП технологии и радиационностойкие ОЭП. Здесь же планируется ставить ПЗС обычного применения. Разработчики MERов закладывались на мощности дозы до 0,01 Зв/час и до 200 н/см2с во время солнечных вспышек на поверхности Марса. На Фобосе около поверхности будут такие же условия. Плюс прохождение радиационных поясов Земли и годичное путешествие к Марсу. Мой вопрос был один- учли ли все радиационные факторы разработчики.
Очень хочется, что бы этот амбициозный и важный в научном плане самостоятельный проект России увенчался успехом. В том числе учетом всех возможных критических факторов на стадии разработки.
Цитата: "adron"Для оптико-электронных систем повсеместно планируется использовать нерадиационностойкую ПЗС Кодак 1020 Описание-здесь.
http://www.kodak.com/US/en/dpq/site/SENSORS/name/KAI-1020_product/show/KAI-1020_productSpecifications
У нерадиационностойких ПЗС максимальная доза, после которых они выходят из строя - примерно 1000 рад(Si). До этого значения наблюдается существенная деградация параметров.
Может Вы конечно и делали дисер по спецстойкости но это наговор на KODAK ( да впрочем и на другие современные ПЗС) , хотя бы ради приличия поискали в интернете...
Цитироватьно это наговор на KODAK ( да впрочем и на другие современные ПЗС) , хотя бы ради приличия поискали в интернете...
Я ради приличия наблюдал ПЗС линейки 1200ЦЛ1 после килорада. Кстати, и в интернете можно найти данные о том, что нерадиационностойкие ПЗС выходят из строя при этой дозе, радиационностойкие - до 10E5 рада. Но по этому проекту, зная г-на Аванесова Г.А. как известного специалиста в области радиационной стойкости ОЭС, полагаю, что все будет нормально. См.,например
1. Аванесов Г.А., Акимов В.В., Бессонов Р.В., Малков А.К. Локальная радиационная защита
электрорадиоизделий, применяемых в космическом приборостроении / Системные проблемы
качества, математического моделирования, информационных технологий / Материалы
Международной конференции и Российской научной школы. Ч.1. М.: Радио и связь. 2003, С.47.
2. Аванесов Г.А., Акимов В.В., Воронков С.В. Исследование влияния заряженных частиц на
функционирование астронавигационных приборов // Известия вузов. Приборостроение. 2003,
Т.46, № 4. С.79-83.
3. Аванесов Г.А., Воронков С.В., Форш А.А. Стенд для динамических испытаний и геометрической
калибровки астронавигационных приборов // Известия вузов. Приборостроение. 2003, Т.46, № 4.
С.74-79.
4. Аванесов Г.А., Воронков С.В., Форш А.А., Куделин М.И. Звездные координаторы систем
ориентации космических аппаратов // Известия вузов. Приборостроение. 2003, Т.46, № 4. С.66-
69.
Ну так 1200ЦЛ1 - это ж прошлый век!
В буквальном смысле прошлый век, а не в фигуральном.
Когда я был студентом, работал уже с 1200ЦЛ2, а было это аж в 1986 году! Двадцать лет назад!
Я, конечно, понимаю, что наша электронная промышленность за эти 20 лет только деградировала, но ведь этого же нельзя сказать об электронной промышленности остального мира!
Меня сильно беспокоит чрезвычайная сложность аппарата: мало того, что сам по себе КА многоступенчатый, так на него еще кучу зондов понавешали! Я бы "разделил" АМС на несколько более специализированных и простых. Рано нам делать сложные многофункциональные комплексы. Вон с "Фобосов" хоть какую-то информацию удалось получить. А тут я боюсь, как бы не получилось, как с "Марсом-96".
Ну как с Марсом-96 у нас может получится легко и просто и так, хоть вообще без дополнительной нагрузки :(
ЦитироватьНу так 1200ЦЛ1 - это ж прошлый век!
В буквальном смысле прошлый век, а не в фигуральном.
Когда я был студентом, работал уже с 1200ЦЛ2, а было это аж в 1986 году! Двадцать лет назад!
Я, конечно, понимаю, что наша электронная промышленность за эти 20 лет только деградировала, но ведь этого же нельзя сказать об электронной промышленности остального мира!
И ЦЛ1,и ЦЛ2, и ЦМ1 и ПЗС в составе нескольких видеокамер (как сейчас помню там были шарп и панас)- отказы обычных нерадиационностойких ПЗС наблюдаются примерно при этом уровне. Радиационностойкие- до 1e5. А датчики астрокоррекции во время солнечных вспышек еще могут иметь функциональные отказы из-за радиационных шумов. Правда, в современных используются специальные корреляционные алгоритмы их подавления. Плюс локальные защиты и т.д.
С любезного разрешения одного из авторов препринта из ИКИ, помещаю его ответы на мои вопросы.
> Вопрос 1. Стр 10.Цитата-"Восточная
> часть западного и западная часть восточного полушарий между 70 и
> 280? по долготе и 60-75? по широте снята с разрешением 50–200 м
> (КА "Фобос-2"), зона от 25 до 270? по долготе, включая Кратер
> Стикни, снята с разрешением 200–1000 м (КА "Фобос-2"), район к
> западу от Кратера Стикни (70–160? западной долготы) картирован с
> разрешением 40–80 м (КА "Викинг" и "Фобос-2"), а обращенная к
> Марсу сторона Фобоса снята с разрешением 7 м (КА "Марс-
> Экспресс"). По результатам съемок созданы цифровые и
> аналитические модели Фобоса, описывающие его фигуру и рельеф
> ( Duxbury, 1989; Садовничий , Даксбери и др ., 1994) ."
>
> Странно, что авторы опираются на модели Фобоса 1989- 1994 г. ,
> не упомянуты снимки Фобоса, выполненные MGS с разрешением 4-7 м .
> http://www.msss.com/moc_gallery/ab1_m04/natables/na999.html
> Будет ли использоваться расширенная модель, в которую включены эти
> данные?
У нас проводятся работы по моделированию снимков Фобоса во всем
интервале изменения разрешения наших камер вплоть до сантиметров и
миллиметров. При этом будут использовать все имеющиеся снимки Фобоса,
а также снимки поверхности Луны и земных шероховатых
поверхностей с близких расстояний.
> Вопрос 2.
> Цитата стр.11 "Помимо автономного выбора места посадки и приведения к ней
> КА, телевизионные средства могут использоваться в ходе снижения
> для измерения расстояния до поверхности и компонент скорости КА
> относительно Фобоса. Эти измерения рассматриваются как
> функциональное резервирование измерений, выполняемых
> основными средствами измерения этих параметров – лазерным
> высотомером - ЛВВ и доплеровским измерителем скоростей -
> ДИСД. Кроме того, для поддержки алгоритмов обработки данных
> ЛВВ и ДИСД по телевизионным снимкам будет определяться
> наличие края Фобоса в ТВ-кадре. Все ТВ-измерения в процессе
> посадки должны проводиться автономно."
>
> Возникает вопрос о наличии резервирования ЛВВ и ДИСД. Будет ли
> использоватся
> радиовысотомер?
> Известно, что лазерные высотомеры имеет ряд ограничений- по дальности, по
> требуемой отражательной
> способности грунта, по наличию пылевой среды между излучателем и
> поверхностью
> (пресловутый "пылевой тор" Фобоса и возможное наличие пылевой взвеси
> возле поверхности). Малые лазерные альтиметры,расчитаные на работу до
> метровых расстояний хорошо
> работают до километровых расстояний. Альтиметры типа MOLA, наоборот,
> специализированы для работы на больших расстояниях.В каком диапазоне
> расстояний будет устойчиво работать разрабатываемый лазерный альтиметр?
ДИСД кроме измерения скоростей будет работать и как радиовысотомер,
измеряя высоту до примерно 10 м.
ЛВВ и ДИСД будут резервироваться с помощью ТВ средств.
> Вопрос 3.
> Для оптико-электронных систем в проекте повсеместно планируется
> использовать
> нерадиационностойкую ПЗС Кодак 1020 . Я так понимаю, что планируется
> использовать монохромную можель KAI-1020.
> http://www.kodak.com/US/en/dpq/site/SENSORS/name/KAI-1020_product/show/KAI-1020_productSpecifications
>
> У нерадиационностойких ПЗС максимальная доза, после которых они выходят из
> строя -
> примерно 1000 рад(Si). До этого значения наблюдается существенная
> деградация
> параметров.
> Оценивалась ли дозовая нагрузка на ПЗС при прохождении радиационных
> поясов Земли, при пролете к Марсу, в окресностях Марса? В том числе
> учитывался ли вклад в дозу от вторичных нейтронов Марса и Фобоса?
> Планируется ли оснастить КА гамма и нейтронным спектрометром для
> исследования альбедных нейтронов и определения химсостава грунтов
> методами нейтронно-активационного анализа (аналогично разработкам
> отдела г-на Митрофанова).
Мы естественно оценивали радиационную дозу, которые получат наши ПЗС-матрицы
и нашли, что она существенно не ухудшит их характеристики.
Гамма/нейтронные спектрометры Митрофанова будут установлены также на
"Фобос-Грунт"
> Вопрос 4.
> Будут ли предусмотрены оптические спектральные исследования-
> из текста следует, что не предусматривается даже использование
> светофильтров -просто монохромные матрицы.
> При этом в линейке 1020 есть и цветные матрицы- в проекте предусмотрено
> использование только монохромных.
> Это понятно для упрощения задачи автономного сближения, но непонятно
> отсутствие цветной камеры для получения цветных снимков поверхности и
> спектральных исследований. Это может быть важной информацией- на
> поверхности Фобоса имеется как собственная порода, так и материал с
> поверхности Марса (вследствие метеоритной бомбардировки поверхности
> Марса).
На этот вопрос мне особенно трудно ответить. Я тоже выступал за установку на
КА многозональной камеры. Некоторые из причин, по которым это не было
сделано:
- предыдущие исследования с низким разрешением не выявили существенных
спектральных контрастов на Фобосе
- вопрос об использовании цветных матриц в навигационных камерах естественно
не может обсуждаться - нужно делать дополнительную (5-ю на КА!) и дорогую
камеру, причем
одной RGB-матрицей не обойдешься - нужно делать еще канал в ближнем
ИК;
- с орбиты мы не получим разрешение такой камеры лучше нескольких метров -
т.е. ничего существенно нового, а при посадке весь приоритет будет отдан
задачам управления и мы сможем передать только очень ограниченное число
снимков (а сможем ли мы передать снимки после посадки зависит от того,
как хорошо мы сядем).
Все это так, но еще раз повторяю, что лично мне жаль, что у нас в результате
нет
многозональной камеры.
> Вопрос 5.
> Цитата стр.49 "Согласно теоретическим представлениям, у Марса должны
> существовать пылевые кольца (пылевые торы), происхождение которых
> обязано выбиванию пылевых частиц с поверхности Фобоса и Деймоса, а
> также самого Марса в результате метеоритной бомбардировки. Хотя
> косвенные указания на их существование получены в ходе плазменных
> экспериментов на КА «Фобос-2», требуется прямое экспериментальное
> подтверждение этих результатов. Поскольку КА «Фобос - Грунт» будет
> длительное время находиться вблизи орбиты Фобоса, данные ТСНН и
> БОКЗ-МФ могут дать ценную информацию для подтверждения
> существования пылевого тора Фобоса и оценки характеристик пыли. Эти
> исследования будут дополнены измерениями характеристик пыли в
> непосредственной близости от поверхности Фобоса, которые могут быть
> выполнены с помощью БОКЗ-МФ после посадки на Фобос."
>
> Помимо просто пыли на этих орбитах могут наблюдаться и более крупные
> фрагменты-
> камни со скоростями до сотен метров в секунду относительно аппарата.
> Предусматривается ли противоударная защита аппаратуры КА?
> Будет ли возможно восстановить ориентацию КА после, например,
> косого удара небольшого камна, не вызвавшего повреждения аппаратуры,
> но приведшего к закрутке аппарата? Проводились ли такие оценки? Этот
> фактор может стать решающим для потери аппарата на орбите, близкой к
> орбите Фобоса.
Ка нас уверяют разработчики КА, в случае нештатной потери ориентации
она будет восстановлена.
> Буду признателен, если Вы сочтете возможным ответить на эти вопросы
> или учтете их при разработке аппаратуры КА "Фобос-Грунт"
Спасибо за Ваш интерес и пожелание успехов,
с уважением Б. С. Жуков
Эх, кто б ещё ответил как они рассчитывают обеспечить надёжность возвратной ракеты...
"Авось"
Ключевая фраза "а сможем ли мы передать снимки после посадки зависит от того,
как хорошо мы сядем"
Нужен ли ДИСД при столь мощных оптических средствах. Определение дальности и скорости решаемо обработкой изображений (напр. совр-е фотоаппараты.). Заявлена обработка с 50 км. При атмосферном пилотировании понятно нужно. Но при посадке в выбранное время (на дневной стороне), в выбранном месте, без атмосферы...И сколько весит ДИСС для Фобоса? Сколько он потребляет?
Измерялась ли высота отскока аппарата при посадке с предельно допустимой скоростью? С виду ему не помешали бы опоры и сбоку и сверху.
ДИСС видимо не может мерять слишком маленькие скорости.
ЦитироватьМеня сильно беспокоит чрезвычайная сложность аппарата: мало того, что сам по себе КА многоступенчатый, так на него еще кучу зондов понавешали! Я бы "разделил" АМС на несколько более специализированных и простых. Рано нам делать сложные многофункциональные комплексы. Вон с "Фобосов" хоть какую-то информацию удалось получить. А тут я боюсь, как бы не получилось, как с "Марсом-96".
Повторили.