Китай разработал систему навигации гиперзвуковых аппаратов по звёздам при потере спутникового сигнала
Китайские исследователи разработали систему навигации по звёздам, предназначенную для гиперзвуковых аппаратов, которые могут потерять спутниковую навигацию из-за помех. Проект завершила Гуандунская академия аэрокосмических исследований, представившая результаты работы 10 августа после экспертной оценки.
Система должна стать дополнительным средством навигации при полёте со скоростью выше Маха 5, когда сигналы GPS или китайской системы BeiDou могут оказаться недоступными из-за радиоэлектронного подавления. В основе технологии лежит определение положения и ориентации аппарата по звёздам, которые используются как фиксированные ориентиры.
Главной проблемой для такого подхода является нагрев аппарата при гиперзвуковом полёте. Вокруг него образуется слой раскалённого газа, который способен искажать проходящий свет от звёзд. Кроме того, тепловое излучение самого газа может заглушать слабые сигналы, необходимые для работы датчиков.
Для решения этой проблемы исследователи создали модели теплового и радиационного излучения вокруг гиперзвукового аппарата и специальные базы данных. Разрешение моделирования по спектру достигало 0,12 нанометра, а расчётная погрешность не превышала 18,9 процента.
Полученные данные использовали при разработке прототипа звёздного датчика, способного работать в условиях сильных радиационных помех. Во время испытаний без радиационных помех система распознавала звёздные образцы более чем в 99 процентах случаев. При сильном аэродинамическом воздействии показатель снижался, но оставался выше 80 процентов.
Точность определения ориентации аппарата составила менее 5 угловых секунд. Одна угловая секунда равна 1/3600 градуса. Для гиперзвукового полёта такая точность имеет большое значение, поскольку даже небольшая ошибка навигации со временем может привести к существенному отклонению от заданной траектории.
Разработчики рассматривают систему не как замену инерциальной навигации, а как дополнительный источник данных. Совместное использование инерциальных датчиков и навигации по звёздам может позволить продолжать определение положения и курса при недоступности спутниковых сигналов.
По данным академии, разработанные технологии радиационного моделирования нашли применение и за пределами навигации. Их используют при испытаниях двигателей и мониторинге промышленных процессов горения. В академии заявили, что эти применения принесли почти 10 миллионов юаней дополнительной выручки, а аэрокосмические организации использовали технологию в проектах, требующих высокой надёжности.
Для гиперзвуковых аппаратов навигация по звёздам остаётся сложной задачей из-за раскалённого газа, окружающего летательный аппарат. Разработанный китайскими специалистами прототип показывает, что эту проблему можно частично решить с помощью моделирования теплового излучения и специализированных датчиков.