Mikroakcelerometrická měření na palubě ruského satelitu „Universat-2“

Abstract

V předložené práci se prezentují výsledky zkušebního provozu akcelerometru na oběžné dráze v sestavě družice Universat-2. Daný technický experiment byl realizován v rámcích projektu TEASER (Technological Experiment and Space Environmental Resistance) za finanční podpory Ministerstva průmyslu obchodu České republiky. Hlavním cílem projektu bylo zpracování postupů end-to end testů akcelerometru MAC04TS a jejích následné uskutečnění. End-to-end testy jsou určeny k ověření kompletního řetěze uvedení produktu do provozu. V případě akcelerometru je to pozemní kvalifikace sestaveného pro let přístroje, jeho integrace s kosmickou platformou a provoz v reálných podmínkách kosmického letu za účelem ověřit funkční charakteristiky a adekvátnost aplikovaných technických řešení pří vývoje měřicího zařízení. Mikroakcelerometr MAC04TS je nová modifikace elektrostatického trojosého akcelerometru MAC (nebo MACEK) určeného pro měření negravitačních rušivých zrychlení působících na pohybující po oběžné dráze satelit. Zmíněné negravitační poruchy jsou hlavním limitujícím faktorem v přesností teoretické predikce evoluce dráhy kosmického prostředků. Problém predikce dráhového vývoje je velmi aktuální nejen pro balistické zajištění kosmických misií ale i pro plánování vědeckých experimentů v blízkém okolí Země základního a aplikovaného výzkumu v takových oblastech jako geofyzika, geodézie nebo kosmická fyzika … Předložená k posouzení práce je věnována parciálnímu problému end-to-end testování, zejména, měření a analýze mikrozrychlení v místě instalace přístroje na kosmické platformě. Řešení dané úlohy bylo založeno na dvou aspektech: první – výpočet úrovně mikrozrychlení na základě telemetrické informace o pohybu satelitu, druhý – porovnání vyhlazených měření s výsledky vypočtu. Porovnání velikostí zbytkových zrychlení bylo provedeno aproximací změřených veličin na výpočtové hodnoty. Daná úloha byla řešena metodou nejmenších čtverců. Jak se jeví výpočty zrychlení na základě telemetrické informace a výsledky zpracování měření jsou mezi sebou blízká. Tohoto faktu lze využit pro verifikace funkčnosti akcelerometru.

The Thesis of the dissertation work present results of the accelerometer test operation on board of the Russian small spacecraft Universat – 2. This technical experiment was performed in the frame of the project TEASER (Technological Experiment And Space Environmental Resistance) financed by Ministry of Industry and Trade of the Czech Republic. The principal aim of the project was development and application of end-to-end tests procedures for MAC04TS. Generally, End-to-end Testing is intended for verification of the new product comprehensive operational sequence. In the context of the accelerometer this process includes following aspects: On-Ground Qualification of the instrument flight model and its integration with space platform, operation in orbit to verify the device functionality and performances. The MAC04TS is the new modification of the triaxial electrostatic high sensitive microaccelerometer MAC (or MACEK) designed for measurement of non-gravitational accelerations acting to orbiting spacecraft. Mentioned non-conservative perturbations are primary constraint for theoretical predictions of the spacecrafts orbit evolution. Problem of the precise orbit determination is important not only for ballistic mission analysis and support but at planning and realization of the science researches in Geophysics, Geodesy or in Space Physics branches… Presented text to examination is devoted to partial task of the MAC04TS end-to-end testing, especially, measurement and analysis of the micro-gravitational accelerations in the instrument position on board of the spacecraft. Solution of the problem is based on two methods. The first method was based on the calculation of the accelerations by telemetry information about satellite attitude motion. The second method consisted in direct measuring the accelerations by the triaxial low frequency accelerometer MAC04TS and subsequent smoothing measurement data. Comparison of the acceleration values, obtained by different ways, was carried out as a result of constructing the approximation of the measured acceleration values by their calculated values. The approximation was constructed by the least squares method. Both methods gave similar results. The received estimations of the accelerometer measurements can be used for the analysis of the accelerometer verification.