Методы и средства повышения помехозащищенности датчиков звездной ориентации космических аппаратов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

На правах рукописи

> Воронков Сергей Владимирович

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПОВЫШЕНИЯ ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТИ ДАТЧИКОВ ЗВЕЗДНОЙ ОРИЕНТАЦИИ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Специальность 01.04.01 - «Приборы и методы экспериментальной

физики»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА 2003

Работа выполнена в Институте космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН)

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Аванесов Г.А. Научный консультант:

доктор технических наук, профессор Нестеренко О.П.

Официальные оппоненты: д.т.н. Селиванов A.C. к.т.н. Герасимов В.Ф.

Ведущее предприятие:

Ракетно-космическая корпорация «Энергия» (г. Королев)

Защита диссертации состоится «30> октября 2003 года в часов на заседании диссертационного совета Д.002.113.01 в Институте космических исследований по адресу 117997 Москва, ул. Профсоюзная, 84/32, 2-й подъезд, конференц-зал

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИКИ РАН Автореферат разослан «23 » сентября 2003 года

Ученый секретарь диссертационного совета Д 002.113.01

к.ф.-м.н.

Акимов В.В.

сЬоз^А

Общая характеристика работы

• Актуальность работы

Оптико-физический отдел Института космических исследований Российской академии наук (ОФО ИКИ РАН) является ведущим в России разработчиком звездных координаторов - приборов, позволяющих определять трехосную ориентацию космических аппаратов (КА) путем обработки изображений звездного неба. Разрабатываемые в ОФО ИКИ «Блоки определения координат звезд» (БОКЗ) успешно функционируют на геостационарном спутнике «Ямал» с 1999 года и на Международной космической станции (МКС) с 2000 года. В ближайшее время планируется запуск нескольких российских КА, в составе систем управления которых будут функционировать новые модификации приборов - БОКЗ-М.

Среди задач, стоящих перед разработчиками звездных ■ приборов, в том числе и перед ИКИ, одной из важных является задача повышения их надежности и конкурентоспособности. Это может быть достигнуто засчет:

• уменьшения габаритно-массовых характеристик и энергопотребл ен ия;

• повышения помехозащищенности, т.е. способности приборов нормально функционировать при наличии неблагоприятных факторов внешней среды;

• увеличения радиационной стойкости электронных компонентов приборов;

• решения ряда других вспомогательных задач.

Наличие конкуренции среди производителей звездных координаторов обуславливает недостаточность открытой информации об используемых путях и методах решения перечисленных задач.

Возникает необходимость проведения собстьенных исследований с применением современных научных методов и ' средств, направленных на увеличение эффективности использования существующих приборов и создания новых моделей.

Предмет исследования

Предметом исследования являются помеховые факторы, воздействующие на функционирующие в космосе звездные координаторы, реакция приборов на их воздействие, методы и средства повышения помехозащищенности звездных координаторов.

Научная новизна заключается в том, что:

1. Разработана методика испытания звездных координаторов в лабораторных условиях. Сформулированы требования к стенду динамических испытаний звездных координаторов, предназначенного для реализации этой методики. Проведены исследования характеристик созданного стенда с целью определения степени соответствия условий, реализуемых на нем, условиям, в которых звездные координаторы функционируют в космосе.

2. На основе результатов исследования природы длинных помеховых треков на изображениях ПЗС-матриц приборов БОКЗ, полученных под воздействием на них потоков заряженных частиц, доказано, что толщина чувствительного слоя ПЗС-матриц, с которого происходит сбор свободных электронов, образованных заряженными частицами, в 10 раз больше, чем принято было считать. Значение этой толщины определяет телесный угол, в пределах которого необходимо увеличивать толщину конструктивной защиты ПЗС.

3. В ходе работ по оценке радиационной стойкости ПЗС-матриц впервые было показано, что нахождение прибора БОКЗ в штатном режиме работы, в процессе которого на прибор подается питание и выполняется непрерывное считывание охлажденной до -18°С ПЗС-матрицы, приводит к ускоренному отжигу поверхностных состояний, образуемых на ПЗС под воздействием ионизирующего излучения. Такой ускоренный отжиг позволяет удерживать постоянным уровень темнового сигнала ПЗС-матрицы в процессе накопления ею поглощенной дозы, что важно для приборов, находящихся в космосе в течение нескольких лет.

Практическая значимость заключается в следующем:

1. Создание динамического стенда и исследование его характеристик позволило использовать стенд для различных видов работ, связанных с необходимостью определения параметров ориентации звездными приборами. Сформулированы рекомендации по моделированию на стенде небесной сферы с использованием различных звездных каталогов на различных этапах отработки приборов.

Выполненные на стенде работы с использованием приборов БОКЗ и БОКЗ-М позволили:

• создать и протестировать новую версию бортового каталога, характеризуемую оптимизированным распределением входящих в нее звезд; данная версия каталога в дальнейшем будет использоваться во всех создаваемых приборах семейства БОКЗ;

• оценить помехозащищенность звездных координаторов БОКЗ, ■■> определить факторы, влияющие на ее снижение,

сформулировать рекомендации, направленные на повышение помехозащищенности;

• • протестировать заложенный в процессор прибора БОКЗ-М новый

• . рабочий алгоритм, позволяющий повысить помехозащищенность прибора за счет прогнозирования положения его поля зрения на небесной сфере.

2. В процессе выполнения радиационных испытаний ПЗС-матриц приборов семейства БОКЗ было доказано, что за образование длинных трековых объектов на изображениях, полученных с приборов БОКЗ во время солнечных вспышек, ответственны протоны, которые пронизывали ПЗС-матрицы приборов под малыми углами к поверхности. Определение истинного значения толщины ионизационного слоя ПЗС-матрицы, которое оказалось в 10 раз больше, чем принято было считать, позволило повысить конструктивную защиту ПЗС-матриц в приборах БОКЗ-М путем оптимизации распределения вещества конструкции прибора вокруг ПЗС.

3. Удалось доказать пригодность ПЗС-матрицы «Лев-2» для космического применения на основе проведенных испытаний на -

, источнике гамма-излучения Со-60. Анализ результатов

наблюдений за параметрами ПЗС после облучения позволил наметить пути по преодолению влияния ионизирующего излучения на ПЗС, которое проявляется в росте уровня ее темнового сигнала.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Результаты анализа влияния параметров углового движения космического аппарата и факторов космического пространства -заряженных частиц и газо-пылевой среды на функционирование звездных координаторов.

2. Обоснование требований к созданию стенда динамических испытаний, предназначенного для отработки звездных координаторов в лабораторных условиях.

3. Принципы, положенные в основу создания стенда динамических испытаний.

4. Разработанная методика исследования характеристик стенда динамических испытаний.

5. Результаты тестирования на стенде помехозащищенной версии функционального алгоритма прибора БОКЗ-М, позволяющего звездному координатору использовать априорную информацию об ориентации для прогнозирования ее изменения.

6. Результаты проведенных испытаний прибора БОКЗ-М на протонном ускорителе, позволившие объяснить причины возникновения длинных трековых объектов на изображениях, полученных с приборов БОКЗ после солнечных вспышек.

7. Результаты проведенных испытаний ЛЗС-матрицы «Лев-2» на источнике Со-60, позволившие оценить стойкость ПЗС к воздействию ионизирующего излучения космического пространства.

Апробация работы

Рассмотренные результаты были использованы в рамках работ по созданию приборов БОКЗ-М, выполняемых в ОФО ИКИ РАН.

Результаты работы были представлены на 4-м Международном симпозиуме «Малые спутники для наблюдения Земли»; проводившемся под эгидой Международной академии космонавтики 711 апреля 2003 года в Берлине. Доклад «Исследование влияния солнечных вспышек на функционирование звездных приборов» был отобран в числе 6 лучших для участия в международном конкурсе работ студентов и аспирантов.

Основные положения диссертации опубликованы в 6 печатных работах.

В августе 2003 года подана заявка (№ 2003124897) о выдаче патента на полезную модель для стенда динамических испытаний.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, включающего 52 наименования. Общий объем работы составляет 180 страниц. Работа содержит 51 рисунок и 13 таблиц.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели работы, раскрыты научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе изложена история развития звездных координаторов, выполнен обзор существующих моделей Рассмотрены принципы работы приборов, визирующих одиночные звезды, и приборов, работающих с полем звезд, представлены этапь. выбора основных параметров приборов. Приведено сравнение характеристик звездных координаторов производства различных стран и фирм с характеристиками приборов БОКЗ. В третьей части главы выполнен обзор помеховых факторов, влияющих на работу приборов, и сформулированы задачи, решаемые в работе:

• исследование влияния помеховых факторов крсмического пространства на функционирование звездных координаторов;

• формулирование требований к лабораторному испытательному комплексу-стенду динамических испытаний звездных приборов;

•' исследование свойств стенда, разработка предложений и методики его использования в задачах отработки звездных приборов;

• рассмотрение путей повышения помехозащищенности звездных координаторов на алгоритмическом уровне;

• отработка на стенде динамических испытаний программной реализации помехозащищенного алгоритма в составе процессора прибора БОКЗ-М;

• проведение и обработка результатов радиационных испытаний ПЗС-матриц звездных координаторов БОКЗ.

Во второй главе рассмотрена радиационная обстановка в космическом пространстве, основной вклад в формирование которой на околоземных орбитах вносят частицы радиационных поясов Земли, галактические и солнечные космические лучи. Рассмотрено влияние ионизирующего излучения на электронные компоненты звездных приборов, которое проявляется в деградации их характеристик вследствие эффектов ионизации и образования дефектов решетки из-за смещения атомов в объеме полупроводников.

Возможность решения задачи определения ориентации звездными координаторами в значительной мере определяется качеством полученного изображения звездного неба. Поэтому важной задачей является исследование поведения ПЗС-матриц приборов при воздействии на них ионизирующего излучения. Чувствительность звездных приборов зависит от уровня темнового тока ПЗС-матрицы, который возрастает под воздействием радиации. Отсюда вытекает необходимость в исследованиях, направленных на оценку радиационной стойкости ПЗС-матриц, используемых в приборах. Под критерием радиационной стойкости принимается уровень темнового сигнала ПЗС, который не должен превысить некоторое критическое значение при наборе максимально ожидаемой поглощенной дозы. Особенность проведения испытаний на источниках ионизирующего излучения заключается в том, что реакция электронных компонентов о на общую дозу сильно зависит от особенностей их внутренней структуры, а также от условий проведения эксперимента (температура, мощность дозы и т.п.). Поэтому зачастую не удается применить результаты, полученные при испытании конкретной модели, на весь класс компонентов, т.е. использование опыта, накопленного другими, не всегда возможно. В связи с этим встает вопрос о разработке собственной программы испытаний тех электронных компонентов и микросхем, которые планируется использовать в производимых приборах. В рамках выполнения диссертационной работы были проведены подобные испытания, о результатах которых будет сказано ниже.

Потоки заряженных частиц, образуемое в результате мощных солнечных вспышек, могут вносить существенный вклад в эффекты общей поглощенной дозы, но основное их негативное влияние проявляется в зашумлении изображений звездного неба, получаемых с ПЗС-матриц. Приборы, расположенные на геостационарном спутнике «Ямал», в полной мере испытали на себе эффекты воздействия мощных потоков заряженных частиц после солнечных вспышек в июле и ноябре 2000 года. В течение нескольких десятков часов после вспышек изображения звездного неба, получаемые с приборов БОКЗ, содержали большое число помеховых объектов (рис. 1), приводящих к сбоям в определении ориентации приборами.

Был проведен совместный анализ данных о возрастании протонных потоков после вспышек, изображений, полученных с БОКЗ, а также распределения вещества конструкции приборов вокруг ПЗС-матриц. Результаты анализа позволяют утверждать, что точечное

помеховые объекты, занимающие площадь только в несколько элементов ПЗС, образованы протонами, попадающими на матрицу под углами, близкими к нормали к ее поверхности.

а б

Рис. 1. Изображения, полученные с приборов БОКЗ после солнечной вспышки в ноябре 2000 года, а - 21:30 09.11.00; б - 07:30 10.11.00

Логично предположить, что в этом случае вытянутые объекты должны быть образованы в результате проникновения протонов через чувствительный слой ПЗС-матрицы под малыми углами к поверхности. Вероятность появления трека на поверхности ПЗС определяется величиной телесного угла, в пределах которого протон может создавать данный трек. Величина телесного угла зависит от соотношения толщины слоя ПЗС-матрицы, с которого происходит собирание в ячейки ПЗС свободных электронов, образованных протонами (в дальнейшем - «ионизационная» толщина), и длины трека. Считалось, что «ионизационная» толщина ПЗС-матрицы составляет 6 мкм. Проведенные расчеты показали, что при такой «ионизационной» толщине процентное отношение числа длинных треков среди всех зарегистрированных приборами помеховых событий должно быть, по меньшей мере, на порядок меньше наблюдаемого. Это заставило предположить, что «ионизационная» толщина ПЗС-матрицы значительно больше, чем принято считать. Для подтверждения правильности предложенного механизма возникновения помеховых объектов и оценки величины «ионизационной» толщины было решено провести испытания образца

прибора БОКЗ-М на пучке протонов с энергиями до 150 МэВ в Институте теоретической и экспериментальной физики (ИТЭФ). Результаты проведенных испытаний приведены в главе 4.

Во второй части главы 2 рассмотрены различные варианты построения алгоритмов, позволяющих повысить помехозащищенность звездных координаторов, а также их функциональную эффективность. Один из вариантов такого алгоритма (рис. 2) был реализован в программном виде и заложен в процессор прибора БОКЗ-М.

В соответствии с представленной схемой, на основе углов ориентации, рассчитанных в два соседних момента времени, прогнозируется их значение на момент очередного экспонирования. С использованием спрогнозированных значений углов рассчитывается прогнозируемая матрица ориентации, на основе которой проецируется поле зрения прибора на участок бортового каталога. Это позволяет спрогнозировать положения каталожных звезд на изображении в момент очередного экспонирования. Выполнение такого прогноза позволяет обрабатывать только те элементы изображения, которые лежат в окрестности прогнозируемых положений каталожных звезд. В результате звезды, не являющиеся каталожными, равно как и помехи, возникающие на снимке га счет влияния заряженных частиц и космической пыли, не будут браться в рассмотрение при обработке снимка, что существенно повышает помехозащищенность и быстродействие прибора. Наличие окрестностей вокруг спрогнозированных положений каталожных звезд, так называемых «окон», позволяет компенсировать возможные неточности прогноза, а также учесть возможное непрогнозируемое изменение углового положения КА за время между снимками.

В завершение главы сформулированы требования к лабораторному испытательному комплексу - стенду динамических испытаний, который позволяет проводить различные работы, связанные с отладкой алгоритмов и программного обеспечения звездных координаторов.

Рис.2. Алгоритм, реализующий прогнозирование положения каталожных звезд в поле зрения прибора

В третьей главе выполнено описание стенда динамических испытаний звездных координаторов (рис. 3), рассмотрены идеи, лежащие в основе его создания.

Идея создания стенда и его применения в задачах исследования характеристик звездных приборов заключается в замене реальной небесной сферы ее изображением, выводимым на. экран цифрового монитора. Для имитации работы прибора по реальным звездам, которые удалены от него в бесконечность, на стенде используется *

коллиматор, представляющий собой широкоугольный объектив.

\

Исследуемый Коллиматорный Светозащита прибор объектив

КИА на базе персонального Монитор Персональный

компьютера оператора компьютер

Рис. 3. Стенд динамических испытаний звездных координаторов

При работе прибора на стенде происходит- определение параметров ориентации системы координат прибора относительно системы координат небесной сферы, моделируемой на экране цифрового монитора. Моделирование небесной сферы выполняется с помощью компьютера, в памяти которого хранится созданное в ОФО ИКИ программное обеспечение (программа Sky Viewer) и каталог звезд на всю небесную сферу, разбитый на сектора (рис. 4).

Курсивом на схеме обозначены исходные данные, задаваемые в опциях рабочей программы стенда Sky Viewer. Пунктирными рамками выделены дополнительные возможности модели.

Рис. 4. Моделирование небесной сферы на стенде динамических

испытаний

Исходными данными для процедуры моделирования небесной сферы являются прямое восхождение а0 и склонение 80 центра поля зрения прибора на небесной сфере, которые выбираются на начальном этапе работы и определяют сектор звездного каталога, соответствующий положению оптической оси прибора. На основе этих значений выполняется решение уравнений коллинеарности, позволяющих перейти от сферических координат звезд на небесной сфере к прямоугольным координатам изображений звезд на экране монитора.

Важной особенностью стенда является возможность реализации не только статического участка небесной сферы на экране цифрового монитора, но и возможность моделирования орбитального движения. При этом, в отличие от космического полета, когда звездный координатор вместе с КА в процессе орбитального движения перемещается относительно небесной сферы, на стенде реализуется движение «небесной сферы» по экрану монитора относительно неподвижного прибора, что достигается непрерывным пересчетом координат изображений звезд.

Имеющаяся возможность моделировать таким образом движение позволяет говорить о стенде как о «динамическом», хотя, как видно из рис. 3, цифровой монитор, коллиматор и испытываемый прибор установлены на рейтерах, которые жестко закреплены на направляющей станины.

Моделирование орбитального движения требует пересчета прямоугольных координат изображений звезд в соответствии с заданным значением угловой скорости и выбранными в опциях программы Sky Viewer параметрами круговой орбиты - наклонением i и долготой восходящего узла Q.

Помимо вывода на экран монитора участков небесной сферы на стенде существует возможность реализации дополнительных функций, наличие которых позволяет более полно моделировать условия работы прибора в космосе. К таким функциям относятся:

• внесение дополнительных составляющих угловой скорости по каналам крена, рыскания и тангажа;

• имитация воздействия заряженных частиц;

• моделирование неравномерной засветки поля зрения.

В качестве иллюстрации возможностей применения стенда в задачах изучения характеристик звездных приборов в диссертационной работе проведены исследования внутренних точностей прибора БОКЗ. Показано, что компенсация температурных вариаций в помещении стенда, нежесткости конструкций крепления монитора и посадочного места прибора, внешних ударных воздействий и ряда других внешних факторов позволяет добиться на стенде тех же точностей определения приборами БОКЗ параметров ориентации, что и при съемке прибором реальных звезд (рис. 5). Это позволяет говорить о хорошем соответствии условий, моделируемых на стенде, условиям, в которых приборам приходится работать в космосе.

Приведенный на рис.5 график показывает положение оптической оси прибора при многократной съемке статического кадра, выведенного на экран монитора. Диапазон изменения значений склонения оптической оси составляет 0,48 угл.с, прямого восхождения - 0,54 угл.с. Полученные значения точностей определяются, практически, только собственными погрешностями прибора БОКЗ.

39 0593

39 0593

39 0593

39 0593

39 0593

^ 39 0592

<u 39.0592 s

Ф 39 0592 х

| 39 0592 ° 39 0592 39 0592 39 0592 39 0592 39 0592

39.39987 39.39989 39 39991 39.39993 39.39995 39.39997 39.39999 39 4000 Прямое восхождение, град

Рис. 5. Положение оптической оси прибора при многократной съемке

статического кадра

В четвертой главе представлены результаты работ, которые были выполнены на стенде с целью исследования звездных координаторов - сначала БОКЗ, а потом его модифицированного варианта - БОКЗ-М. Выполнение этих работ позволило выявить и устранить ряд ошибок программного обеспечения стенда. Результаты тестирования бортового звездного каталога приборов на всей небесной сфере позволили провести его оптимизацию. Кроме того, результаты испытаний прибора БОКЗ наглядно продемонстрировали определенную незаконченность рабочего алгоритма, используемого в приборах, заключающуюся в том, что никак не использовалась информация о перемещении каталожных звезд в поле зрения прибора. После этого на стенде была выполнена верификация программной реализации разработанного специалистами ОФО рабочего алгоритма, представленного на рис. 2. Результаты сканирования всей небесной сферы, в том числе к при моделировании различного вида помех, показали, что использование нового алгоритма приводит к возрастанию помехозащищенности прибора БОКЗ-М по сравнению с прибором БОКЗ.

Вторая часть главы посвящена результатам испытаний ПЗС на источниках заряженных частиц.

В процессе испытаний прибора БОКЗ-М на протонном ускорителе ставилась задача проверить версию, что возникновение длинных фоновых треков на изображениях, полученных с приборов БОКЗ в период после солнечных вспышек, обусловлено воздействием протонов, пронизывавших чувствительный слой ПЗС под малыми углами к ее поверхности. Путем последовательного изменения угла падения пучка протонов на плоскость ПЗС-матрицы были получены изображения, содержащие множество длинных фоновых треков (рис.

Рис. 6 Изображение с ПЗС-матрицы, полученное при угле между направлением на рассеянный пучок протонов и плоскостью ПЗС » 8°

Таким образом, появление длинных треков на изображении было объяснено воздействием протонов, падающих на ПЗС-матрицу под большими углами к нормали.

Задача об определении «ионизационной» толщины ПЗС-матрицы решалась следующим образом. Была проведена обработка изображений, полученных при угле падения протонов 8°, в результате которой были построены распределение длин треков на поверхности ПЗС и распределение углов, образованных треками и строками ПЗС-

матрицы. Связь длины трека I на поверхности ПЗС-матрицы с «ионизационной» толщиной ПЗС-матрицы с/ определяется следующим соотношением:

где а - угол падения протона на плоскость ПЗС.

В предположении аксиальной симметрии углов падения протонов с использованием построенных распределений и вышеприведенного выражения, был определен доверительный интервал для значения «ионизационной» толщины с границами 62 и 67 мкм. Таким образом, выяснилось, что значение «ионизационной» толщины на порядок превышает значение толщины слоя ПЗС-матрицы, с которой происходит сбор свободных зарядов, образованных световыми фотонами.

Полученные данные позволили оптимизировать распределение вещества, окружающего ПЗС-матрицу в приборах семейства БОКЗ, с целью уменьшения вероятности возникновения на получаемых изображениях помеховых звездоподобных объектов.

Как упоминалось в главе 2, важной задачей является исследование поведения ПЗС-матриц приборов при воздействии на них ионизирующего излучения космического пространства. В ходе выполнения диссертационной работы были проведены исследования радиационной стойкости ПЗС-матриц, используемых в приборах семейства БОКЗ.

В процессе облучения на источнике Со-60 ПЗС-матрицы «Лев-2», применяемой в приборах БОКЗ и БОКЗ-М, в нее была внесена суммарная доза 6 крад. Это привело к повышению уровня темнового сигнала на 49 градаций 12-разрядного АЦП, что соответствует 3 градациям 8-разрядного АЦП. Изменение темнового сигнала в таких пределах допустимо и не влияет на функциональные характеристики прибора БОКЗ-М. После проведения облучения были выполнены измерения чувствительности ПЗС-матрицы и неэффективности переноса заряда. ' Результаты показали, что эти параметры изменились незначительно по сравнению с измерениями, проведенными до облучения.

Под влиянием ионизирующего излучения в ПЗС происходит перенос и захват дырок с дальнейшим их превращением в поверхностные состояния на границе раздела окисел - проводник. Наличие таких поверхностных состояний обуславливает

наблюдаемый во время эксперимента рост темнового сигнала ПЗС-матрицы.

Интересным оказался факт дальнейшего роста темнового сигнала ПЗС-матрицы с течением времени после облучения (рис. 7).

Рис. 7. Рост среднего значения темнового сигнала в течение 3,5 месяцев после облучения

Наблюдаемый на рис. 7 рост темнового сигнала, по всей видимости, обуславливается дальнейшим увеличением влияния поверхностных состояний. Возникнув в ПЗС-матрице на границе раздела окисел - проводник под влиянием ионизирующего излучения, поверхностные состояния продолжают там формироваться в течение длительного времени. Согласно некоторым источникам, рост плотности поверхностных состояний может наблюдаться в течение нескольких месяцев, а их распад может занимать несколько лет. Это согласуется с полученными результатами наблюдений за ПЗС-матрицей, в процессе которых не удалось отметить проявления эффекта отжига поверхностных состояний, т.е. процесса уменьшения их числа со временем.

В то же время, данные, получаемые с приборов БОКЗ, установленных на геостационарном спутнике «Ямал», показывают,

что за четыре года, которые прошли с начала функционирования приборов в космосе, ни на одной из ПЗС-матриц не увеличился уровень темнового сигнала. Попытаемся объяснить этот факт с позиции полученных во время исследований результатов.

В ходе наблюдения за ПЗС-матрицей «Лев-2» после облучения было обнаружено, что когда прибор находится во включенном состоянии и происходит обновление ячеек охлажденной примерно до -18°С ПЗС-матрицы, имеет место процесс уменьшения темнового сигнала - своего рода «принудительный отжиг» (рис. 8).

Пока до конца не ясно, что оказывает больший эффект на наличие такого отжига - процесс непрерывного считывания ПЗС или ее охлаждение, но с практической точки зрения это не так важно. Главное, что наличие таких механизмов дает право предположить, что двух ежесуточных сеансов работы приборов БОКЗ в космосе хватает для того, чтобы провести «принудительный отжиг» поверхностных состояний, которые образуются достаточно медленно, так как мощности дозы в космосе малы.

Время, ч

Рис. 8. «Принудительный отжиг»

' В случае правильности предложенной модели одним из вариантов преодоления влияния ионизирующего излучения на ПЗС-матрицы приборов может стать разработка специальной циклограммы

их работы, в соответствии с которой приборы какую-то часть времени пребывания в космосе будут проводить во включенном состоянии.

Наблюдения за облученной ПЗС-матрицей «Лев-2» продолжаются, и на момент написания работы окончательные

результаты и заключения не были получены.

»

Заключение

В представленной работе были получены следующие результаты:

1. Проанализированы помеховые факторы внешней среды, оказывающие влияние на решение звездными координаторами задачи определения ориентации. Особое внимание уделено анализу радиационной обстановки в космосе, ее воздействию на функционирование приборов БОКЗ.- Рассмотрены алгоритмы работы звездных координаторов, позволяющие приборам успешно функционировать при наличии помеховых факторов внешней среды.

2. Сформулированы требования к лабораторному комплексу для испытаний функциональных характеристик • звездных координаторов - стенду динамических испытаний.

3. Проведены исследования характеристик созданного стенда, описаны отличия условий, моделируемых на стенде, от условий работы приборов в космосе.

4. Выполнены работы на стенде с использованием приборов БОКЗ и БОКЗ-М, которые позволили:

• исправить ошибки бортового каталога и оптимизировать его структуру;

• оценить факторы, влияющие на точность решения задачи определения ориентации приборами семейства БОКЗ;

• протестировать работу приборов по всей небесной сфере;

• отработать помехозащищенный алгоритм приборов БОКЗ-М.

5. Выяснена природа длинных треков, зарегистрированных на ПЗС-матрицах приборов БОКЗ после мощных солнечных вспышек

6. Проведена статистическая обработка результатов эксперимента по облуч'ению "прибора БОКЗ-М на протонном ускорителе. Результатом этой обработки стало уточнение значения ионизационной толщины ПЗС-матриц.

7. Выполнены испытания ПЗС-матрицы «Лев-2» на источнике гамма-излучения Со-60 с целью оценки ее радиационной стойкости. Результаты испытаний доказали пригодность данной

матрицы к использованию в приборах кдсмического применения. На основе полученных данных предложен способ борьбы с повышением уровня темнового сигнала под влиянием ионизирующего излучения.

Существенная часть работы была выполнена с использованием приборов БОКЗ и БОКЗ-М на стенде динамических испытаний. Достоверность полученных результатов подтверждается их сравнением с результатами, полученными в процессе наземных работ по реальным звездам, а также с данными с приборов БОКЗ, функционирующих в космосе.

Обоснованность и достоверность результатов, полученных на источниках заряженных частиц, подтверждается их сопоставлением с результатами, переданными с установленных на спутнике «Ямал» приборов БОКЗ.

Работы, опубликованные по теме диссертации

1. Аванесов Г.А., Воронков C.B., Куделин М.И., Форш A.A. Звездные координаторы систем ориентации космических аппаратов

// Известия ВУЗов. Приборостроение. 2003. Т. 46. №4, С. 66 - 69.

2. Аванесов Г.А., Воронков C.B., Форш A.A. Стенд для динамических испытаний и геометрической калибровки астронавигационных приборов // Известия ВУЗов. Приборостроение. 2003. Т. 46. №4, С. 74-79.

3. Аванесов Г.А., Акимов В.В., Воронков C.B. Исследование влияния заряженных частиц на функционирование астронавигационных приборов // Известия ВУЗов. Приборостроение. 2003. Т. 46. №4. С. 79 - 83.

4. Воронков C.B. Исследование природы длинных треков, возникающих на ПЗС-матрице блока определения координат звезд под воздействием протонов солнечных вспышек. Препринт ИКИ РАН. Пр-2071. 2002. М. 14 с.

5. Воронков C.B. Применение стенда динамических испытаний в задачах отработки астронавигационных приборов Препринт ИКИ РАН. Пр-2068. 2002. М. 22 С.

6. Voronkov S. Exploration of influence of a solar flares on operation of the star trackers. Proceeding of the 4-th international symposium of IAA Small Satellites for Earth Observation, Berlin, April 7-11, 2003, P.119 -122.

055(02)2 Размножено на ротапринте ИКИ РАН

_Москва, 117997, Профсоюзная 84/32

_Подписано к печати^.ОЭ.гооЗ

Заказ Н890 Формат 70x108/32 Тираж 100 0,9 уч.-издл.

M

» 14 б 1 7

Введение

1. Использование звездных координаторов в задачах определения ориентации

1.1 История развития звездных координаторов

1.1.1 Звездные координаторы. Назначение, состав, классификация

1.1.2 Приборы, визирующие одиночные звезды

1.1.3 Приборы, работающие с группой звезд

1.1.4 Актуальность задачи исследования

1.2 Принцип определения ориентации звездными координаторами

1.2.1 Системы координат

1.2.2 Выбор основных параметров прибора

1.2.3 Этапы решения задачи определения ориентации

1.3 Факторы, влияющие на работу звездных координаторов

1.4 Постановка задачи исследования

2. Динамические характеристики звездных приборов

2.1 Влияние факторов космического пространства на работу прибора

2.1.1 Актуальность задачи исследования

2.1.2 Радиационная обстановка в космическом пространстве

2.1.3 Радиационные эффекты в полупроводниках

2.1.4 Влияние радиационной обстановки на результаты ^ функционирования приборов БОКЗ в космосе

2.1.5 Другие помеховые факторы внешней среды

2.2 Методы повышения помехозащищенности звездных приборов

2.2.1 Прогнозирование изменения значений углов ориентации

2.2.2 Прогнозирование перемещения каталожных звезд в поле зрения прибора

2.2.3 Определение угловой скорости КА путем обработки последовательности снимков

2.2.4 «Алгоритм будущего»

2.3 Требования к лабораторному испытательному комплексу

3. Динамический стенд для испытаний и геометрической калибровки звездных приборов

3.1 Принципы, положенные в основу создания динамического стенда

3.1.1 Общие положения

3.1.2 Функциональные возможности стенда

3.1.3 Методика выставки элементов стенда

3.1.4 Особенности стенда динамических испытаний

3.2 Исследование внутренних точностей приборов семейства БОКЗ, выполненные на стенде динамических испытаний

3.3 Перспективы развития стенда динамических испытаний

4. Результаты, полученные в ходе выполнения работы

4.1 Применение динамического стенда в задачах исследований звездных приборов

4.1.1 Исходные положения и цели исследований

4.1.2 Постановка задачи исследования

4.1.3 Сравнение эффективности разных версий бортового каталога

4.1.4 Анализ полученных результатов

4.1.5 Рекомендации по модификации алгоритмов определения параметров ориентации

4.2 Результаты тестирования программного обеспечения, заложенного в процессор прибора БОКЗ-М

4.2.1 Выполнение пролета по всей небесной сфере

4.2.2 Влияние углового ускорения на работу алгоритма 135 прогнозирования

4.2.3 Влияние помеховых объектов на работу прибора в режиме НО

4.2.4 Влияние помеховых объектов на работу прибора в режиме ТО

4.3 Определение ионизационной толщины ПЗС-матрицы

Лев-2»

4.3.1 Схема испытаний

4.3.2 Результаты испытаний

4.3.3 Проверка достоверности полученных результатов

4.3.4 Обсуждение результатов

4.4 Результаты исследования радиационной стойкости ПЗСматрицы «Лев-2»

4.4.1 Схема испытаний

4.4.2 Накопление дозы при включенном приборе

4.4.3 Накопление дозы при выключенном приборе

4.4.4 Наблюдение темнового сигнала в течение нескольких месяцев после облучения

4.4.5 Обсуждение результатов

Датчики звездной ориентации используются в системах управления космическими аппаратами (КА), начиная с первых шагов освоения космического пространства. Задолго до начала космической эры люди научились использовать звезды для решения навигационных задач. Поэтому создание оптических приборов, способных в автоматическом режиме выполнять слежение за звездами, было естественным развитием практических знаний человечества. Помимо звезд, в качестве опорных ориентиров для решения задач, связанных с ориентацией и навигацией летательных аппаратов могут выступать и другие небесные объекты, например, Солнце или Земля. Существуют специальные приборы, позволяющие определять ориентацию КА по результатам съемки данных небесных тел (солнечные датчики, построители местной вертикали), но в работе речь пойдет только о датчиках звездной ориентации или, как их еще называют, о «звездных координаторах».

В Оптико-физическом отделе Института космических исследований Российской академии наук (ОФО ИКИ РАН) разработкой подобных приборов занимаются около 20 лет. Последние годы значительная часть усилий отдела сосредоточена на разработке и создании «блоков определения координат звезд» (БОКЗ) - звездных координаторов, позволяющих определять параметры трехосной ориентации КА с точностью до нескольких угловых секунд. Не кривя душой можно сказать, что ОФО ИКИ является ведущим предприятием России в области разработки звездных координаторов. При этом в отделе не прекращаются работы по улучшению существующих моделей и разработке новых. Автор пришел в отдел в ноябре 2000 г. и за прошедшие два с половиной года мог не только воочию наблюдать процесс становления и развития прибора БОКЗ-М, но и принимать в нем участие.

Тот факт, что крупнейшие предприятия космической отрасли России -корпорация «Энергия», Научно-производственное объединение им. Лавочкина и другие охотно сотрудничают с отделом, бесспорно, говорит в пользу производимых им приборов. Два прибора БОКЗ успешно функционируют на геостационарном спутнике «Ямал» с 1999 года и три прибора - на Международной космической станции (МКС) с 2000 года. В ближайшее время планируется запуск нескольких российских КА, в составе которых будут функционировать новые модификации приборов - БОКЗ-М.

Для создания конкурентоспособного товара на мировом рынке от производителей звездных приборов требуется разработка мер, направленных на:

• уменьшение габаритно-массовых характеристик и энергопотребления приборов,

• повышение помехозащищенности, т.е. способности звездных координаторов нормально функционировать при наличии неблагоприятных факторов внешней среды,

• увеличение радиационной стойкости, а также ряда других параметров приборов.

Другими словами, мало «научить» прибор узнавать звезды, необходимо добиваться, чтобы он мог это делать в любой ситуации при наличии разного рода неблагоприятных факторов.

К сожалению, производители звездных координаторов неохотно делятся информацией о полученных результатах, объясняя это конкуренцией и суровыми законами рынка. Информация, которую можно найти в открытой литературе, довольно поверхностна и неполна. Кроме того, каждый из приборов является уникальным и не всегда можно спроецировать результаты, полученные для одного образца, на весь класс приборов. Поэтому, практически единственным вариантом развития и совершенствования производимых приборов, является накопление собственного опыта, путем проведения различного рода исследований и испытаний.

Представленная работа посвящена рассмотрению проблемы повышения помехозащищенности звездных координаторов, т.е. разработке методов и средств, позволяющих приборам решать свою целевую задачу при воздействии на них помеховых факторов внешней среды. Помеховые факторы могут быть разделены на две большие группы - факторы космического пространства (главным образом, заряженные частицы и газо-пылевая среда) и параметры космического аппарата, на котором установлен прибор (в первую очередь, угловая скорость).

В ходе выполнения диссертационной работы было проведено исследование влияния помеховых факторов внешней среды на приборы семейства БОКЗ, рассмотрены пути повышения помехозащищенности приборов. Выполнено обоснование требований, предъявляемых к созданию стенда динамических испытаний звездных координаторов, описаны принципы, положенные в основу создания этого стенда. Разработанная методика исследования характеристик стенда динамических испытаний позволила провести на стенде тестирование различных версий функциональных алгоритмов приборов семейства БОКЗ. Результаты проведенной верификации помехозащищенной версии алгоритма в составе процессора БОКЗ-М показали его пригодность для использования в создаваемых приборах.

Выполненные испытания ПЗС-матриц приборов БОКЗ-М позволили объяснить природу ряда процессов, происходящих в ПЗС-матрицах функционирующих в космосе звездных координаторов.

Все получаемые результаты имеют практическую ценность, т.к. сразу же находили применение при разработке и создании звездных координаторов семейства БОКЗ.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, включающего 52 наименования. Общий объем работы составляет 180 страниц. Работа содержит 51 рисунок и 13 таблиц.

4.4 Результаты исследования радиационной стойкости ПЗС-матрицы «Лев-2»

Для подтверждения стойкости ПЗС-матрицы «Лев-2», применяемой в приборах БОКЗ и БОКЗ-М, к воздействию ионизирующего излучения космического пространства были проведены ее испытания в составе прибора БОКЗ-М. Испытания были выполнены в феврале 2003 года в Российском научном центре рентгенорадиологии с использованием пучка излучения гамма-терапевтического аппарата РОКУС-АМ (Со-60). В процессе испытаний ставилась задача оценить радиационную стойкость ПЗС-матрицы, а также определить параметры модели, описывающей процесс отжига заряда, накопленного в ПЗС-матрице под воздействием излучения.

4.4.1 Схема испытаний

Прибор БОКЗ-М располагался под источником излучения таким образом, что плоскость ПЗС-матрицы прибора была перпендикулярна падающему на прибор потоку фотонов. С помощью световых меток прибор выставлялся так, чтобы ось пучка проходила через центр ПЗС-матрицы. Расстояние от источника до ПЗС-матрицы прибора выбиралось исходя из обеспечения требуемой мощности вносимой дозы и три раза дискретно изменялось в течение испытаний. Для обеспечения беспрепятственного попадания потока гамма-излучения на ПЗС-матрицу перед началом испытаний с прибора БОКЗ-М были сняты бленда и объектив. Вокруг прибора была сооружена защитная конструкция из свинцовых блоков толщиной 5 см, имеющая над ПЗС-матрицей цилиндрическое отверстие диаметром около 3 см. Наличие такой конструкции позволяло надежно защитить от излучения все элементы прибора и проводить облучение только ПЗС-матрицы.

Перед началом облучения при наличии защитной конструкции проводился замер экспозиционной дозы гамма-излучения на уровне ПЗС-матрицы с использованием клинического дозиметра. Точность измерения мощности экспозиционной дозы не превышала 6%. Единицей измерения указанного дозиметра является «Р/мии». Пересчет мощности экспозиционной дозы в единицы «рад/с» выполнялся на основе следующей формулы: рад/с = (0,95*Р/мин)/60. При фиксированном расстоянии от прибора до источника излучения уровень мощности дозы считался постоянным.

В течение всего времени облучения на прибор БОКЗ-М подавалось питание, ПЗС-матрица охлаждалась до температуры около -18 °С. Данные с прибора по мультиплексному каналу обмена передавались на компьютер КИА, находящийся в соседней комнате.

4.4.2 Накопление дозы при включенном приборе

Как показали первые замеры, облучение прибора фотонами от источника Со-60 приводило к насыщению в ячейках ПЗС-матрицы, т.е. к ситуации, когда уровень сигнала составлял максимально возможное значение - 4096 градаций. Так как при этом не удавалось наблюдать изменение темнового сигнала в темпе вноса ионизирующего излучения, было решено проводить облучение функционирующей ПЗС-матрицы в течение 10-минутных интервалов времени. Измерения темнового сигнала проводились после окончания облучения с 12-ти секундным интервалом в течение приблизительно одной минуты. Циклограмма работы при таком режиме представлена на рис. 4.15.

Источник у- излучения

ВКЛ

ВЫКЛ

ВКЛ

Увеличение дозы

БОКЗ-М

10 мин 1 мин

Ч W W

Ч W 12 с 12с

ВКЛ

Съем Съем данных данных

Рис. 4.15 Циклограмма работы при постоянной мощности дозы

Полученные данные о значении темнового сигнала выводились на экран компьютера КИА в графическом виде и фиксировались в текстовом файле. В процессе испытаний трижды изменялись значения темпа вноса дозы путем приближения прибора к источнику.

В таблице 4.6 приведены значения мощности дозы, длительности интервалов времени, в течение которых сохранялись данные значения, и суммарные накопленные дозы.

Заключение

В представленной диссертации было проведено исследование влияния факторов внешней среды на функционирование звездных координаторов, среди которых выделяют параметры углового движения КА, а также факторы космического пространства - заряженные частицы и газо-пылевая среда.

Влияние параметров углового движения КА на работу прибора проявляется в нарушении условий накопления на ПЗС-матрице необходимого уровня сигнала от рабочих звезд при больших значениях угловой скорости. В работе показаны пути расширения диапазона угловых скоростей, при которых прибор может нормально функционировать, но подробный анализ данной проблемы в цели работы не входил. Воздействие на прибор газо-пылевой среды и разного рода источников боковой засветки поля зрения, проявляется в повышении уровня фона изображения и его неравномерности. Данная проблема решена в приборах семейства БОКЗ, поэтому указанный помеховый фактор не брался во внимание.

Таким образом, при рассмотрении помеховых факторов особое внимание было уделено заряженным частицам космического пространства, воздействие которых приводит к образованию помеховых объектов на изображениях, получаемых с ПЗС-матриц, а также к постепенной деградации электронных компонентов приборов, долгое время работающих в космосе.

Проведенный анализ литературы позволил рассмотреть радиационные эффекты, возникающие в полупроводниковых элементах звездных приборов под воздействием ионизирующего излучения, описать радиационную обстановку на околоземных орбитах, а также сформулировать цели радиационных испытаний прибора БОКЗ-М.

Результаты проведенных испытаний БОКЗ-М на протонном ускорителе позволили установить природу точечных и трековых помеховых объектов, возникающих на ПЗС-матрицах приборов после солнечных вспышек. На основе полученных данных была уточнена толщина ионизационного слоя ПЗСматрицы, что позволило оптимизировать конструктивную защиту ПЗС в приборах семейства БОКЗ от потоков заряженных частиц.

Результаты, полученные в ходе испытаний ПЗС-матрицы «Лев-2» на источнике гамма-излучения Со-60, и дальнейшее наблюдение за характеристиками облученной ПЗС-матрицы позволили исследовать поведение уровня темнового сигнала ПЗС при наличии радиационно-индуцированных дефектов в ее объеме, а также предложить меры по преодолению воздействия излучения космического пространства на характеристики ПЗС.

Полученные результаты использованы для разработки мер, направленных на повышение помехозащищенности звездных координаторов.

Процесс создания помехозащищенного прибора требует проведения значительного числа отладочных и исследовательских работ. До недавних пор все работы, связанные с проверкой возможности решения прибором задачи определения ориентации, могли быть выполнены только в естественных условиях по звездам небесной сферы. Такой подход имеет множество недостатков и неудобств, для преодоления которых требовалось создание испытательного комплекса, позволяющего проводить отработку приборов в лаборатории. В работе сформулированы требования к такому комплексу -стенду динамических испытаний, который был создан на базе ОФО.

В ходе выполнения диссертации были исследованы отличия условий, моделируемых на стенде, от условий работы приборов в космосе. На основе полученных результатов была разработана методика исследований характеристик звездных координаторов на различных этапах их отработки. Это позволило использовать стенд для отладок функциональных алгоритмов звездных координаторов. Проведенные на стенде работы по верификации нового программного обеспечения в составе процессора БОКЗ-М показали возросшую помехозащищенность прибора по сравнению с его предшественником - БОКЗ.

Достоверность полученных в работе результатов подтверждается их сравнением с результатами наземных работ по реальным звездам, а также с данными с приборов БОКЗ, функционирующих в космосе.

Результаты диссертационной работы были представлены на 4-м Международном симпозиуме «Малые спутники для наблюдения Земли», проводимом под эгидой Международной академии космонавтики 7-11 апреля 2003 года в Берлине. Доклад «Исследование влияния солнечных вспышек на функционирование звездных приборов» был отобран в числе 6 лучших для участия в международном конкурсе работ студентов и аспирантов.

В настоящее время оформляется авторское свидетельство на стенд динамических испытаний.

Основные положения диссертационной работы и полученные результаты исследований были опубликованы в следующих работах.

1. Аванесов Г.А., Воронков С.В., Куделин М.И., Форш А.А. Звездные координаторы систем ориентации космических аппаратов // Известия ВУЗов. Приборостроение, 2003, Т. 46, №4, стр 66 - 69

2. 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, стр 74 - 79

3. Аванесов Г.А., Акимов В.В., Воронков С.В. Исследование влияния заряженных частиц на функционирование астронавигационных приборов // Известия ВУЗов. Приборостроение, 2003, Т. 46, №4, стр 79 - 83

4. Воронков С.В. Исследование природы длинных треков, возникающих на ПЗС-матрице блока определения координат звезд под воздействием протонов солнечных вспышек М.; 2002. - Препринт-2071

5. Воронков С.В. Применение стенда динамических испытаний в задачах отработки астронавигационных приборов М.; 2002. - Препринт-2068

6. Voronkov S. Exploration of influence of a solar flares on operation of the star trackers, Proceeding of the 4-th international symposium of IAA Small Satellites for Earth Observation, Berlin, April 7-11, 2003, pp. 119 - 122

1. Аванесов Г.А., Зиман Я.Л., Полянский И.В., Форш А.А. Телевизионные звездные координаторы (краткий обзор) Пр-2038, 2001. 14 с.

2. Аванесов Г.А., Воронков С.В., Куделин М.И., Форш А.А. Звездные координаторы систем ориентации космических аппаратов // Известия ВУЗов. Приборостроение, 2003, Т. 46, №4, стр 66 69.

3. Аванесов Г.А., Зиман Я.Л., Красиков В.А., Снеткова Н.И., Собчук В.Г., Форш А.А. Алгоритмы определения ориентации космического аппарата по бортовым астроизмерениям // Известия ВУЗов. Приборостроение, 2003, Т. 46, №4, стр 31-37.

4. Бажинов И.К., Ястребов В.Д Навигация в совместном полете космических кораблей «Союз» и «Аполлон» М.: Наука, 1978. 224 с.

5. Бажинов И.К., Гаврилов В.П., Ястребов В.Д и др. Навигационное обеспечение полета орбитального комплекса «Салют-6» «Союз» -«Прогресс » М.: Наука, 1985. - 376 с.

6. Бакулин П.И., Кононович Э.В., Мороз В.И. Курс общей астрономии М.: Наука Главная редакция физико-математической литературы, 1983. — 560с.

7. Васильев М.П. и др. «Салют» на орбите М.: Машиностроение, 1973.-160 с.

8. Воронков С.В. Исследование природы длинных треков, возникающих на ПЗС-матрице блока определения координат звезд под воздействием протонов солнечных вспышек, Пр-2071, 2002. 14 с.

9. Воронков С.В. Применение стенда динамических испытаний в задачах отработки астронавигационных приборов, Пр-2068, 2002. 22 с.

10. Г. ван де Хлюст Рассеяние света малыми частицами. Изд. иностранной литературы М. 1981

11. Гальпер A.M. Радиационный пояс Земли // Соровский образовательный журнал, 1999 №6, с. 75 79.

12. Грайзен К. Физика космических рентгеновских лучей, гамма-лучей и частиц высоких энергий М.: «Мир», 1975. 188 с.

13. Зиман Я.Л., Томилова А.А. Определение ориентации КА по снимкам звезд. Космические исследования, 1969, т. 7, вып. 2, с. 291-298

14. Ивандиков Я.М. Оптические приборы наведения и ориентации космических аппаратов М.: Машиностроение, 1979. 208 с.

15. Изнар А.Н., Павлов А.В., Федоров Б.Ф. Оптико-электронные приборы космических аппаратов М.: Машиностроение, 1977. 368 с.

16. Катыс П.П. Автоматическое сканирование М.: Машиностроение, 1969. -520 с.

17. Квазиус Г., Маккэнлес Ф. Проектирование систем астронавигации М., Изд-во Мир, 1970. -304 с.

18. Кириллова Ю.В. Зарубежные космические объекты ГОНТИ-1, 1974. 354 с.

19. Кочетков В.И. Управление ориентацией космических аппаратов астрономическими методами М.: Изд-во МАИ, 1998. 256 с.

20. Крамер Г. Математические методы статистики Пер. с англ. М.: «Мир», 1975

21. Мурзин B.C. Введение в физику космических лучей М.: Изд-во МГУ, 1988. 320 с.

22. Папулис А. Теория систем и преобразований в оптике. М.: Мир, 1971

23. Пер. с англ./ Приборы с зарядовой связью, под ред. Барба Д.Ф. М.: «Мир», 1982.-240 с.

24. Пиз Р., Джонстон А., Азаревич Д. Радиационные испытания полупроводниковых приборов для космической электроники ТИИЭР. Перевод с английского 1988, т. 76. № 11, с. 127 145.

25. Пустовалов Г.Е. Атомная и ядерная физика. Изд-во Московского университета, 1968. -311 с.

26. Разыграев А.П. Основы управления полетом космических аппаратов и кораблей М.: Машиностроение, 1977. 472 с.

27. Романтеев Н.Ф., Хрунов Е.В. Астрономическая навигация пилотируемых космических кораблей М.: Машиностроение, 1977. 232 с.

28. Смит Г., Смит Э. Солнечные вспышки М.: «Мир», 1986. 426 с.

29. Сраур Д., Макгэррити Д. Воздействие излучения на микроэлектроные устройства в космосе ТИИЭР. Перевод с английского 1988, т. 76. № 11, с. 44 74.

30. Стассинопулос Э., Реймонд Д. Радиационные условия работы электроники в космическом пространстве. ТИИЭР. Перевод с английского 1988, т. 76. № 11, с. 23 -43.

31. Турчак Л.И. Основы численных методов М.: "Наука", Главная редакция физико-математической литературы, 1987. 320 с.

32. Урмаев М.С. Космическая фотограмметрия Учебник для вузов М.: Недра, 1989.-279 с.

33. Устройство слежения за звездами с диссектором в качестве чувствительного элемента (обзор) // Вопросы ракетной техники, 1968 №12 с. 57-71.

34. Фарелл, Лилестрэнд Навигационная система для космических летательных аппаратов // Электроника, 1966 №6, с. 33 44.

35. Чемоданов Б.К. и др. Астроследящие системы М.: Машиностроение, 1977. -304 с.

36. Эскобал П. Методы определения орбит. Пер. с английского М.: «Мир» , 1970

37. Якушенков Ю.Г. Оптические системы фотоэлектрических устройств М.: Машиностроение, 1966. 160с.

38. Якушенков Ю.Г. Основы теории и расчета оптико-электронных приборов Изд-во «Советское радио», 1971. 336 с.

39. Accardo D. Tracking algorithm for star sensors using CMOS devices, Proceeding of the 4-th international symposium of IAA Small Satellites for Earth Observation, Berlin, April 7-11, 2003, pp. 177-180

40. Anant G. Sabnis Characterization of annealing of Co-60 gamma-ray damage at the Si/Si02 interface // IEEE Transactions on nuclear science, Vol. NS-30, No. 6, December, 1983, pp 4094-4099

41. Boldrini F., Landi A. The Officine Galileo Star Tracker, Proceeding of the 3-rd international symposium of IAA Small Satellites for Earth Observation, Berlin, April 2-6, 2001, pp. 417-420

42. Boldrini F., Monnini E., Procopio D. Application of APS detector to GNS sensors, Proceeding of the 4-th international symposium of IAA Small Satellites for Earth Observation, Berlin, April 7-11, 2003, pp. 173-176

43. Brown D.B., Johnston A. H. A framework for an integrated set of standards for ionizing radiation testing of microelectronics // IEEE Transactions on nuclear science, Vol. NS-34, No. 6, December, 1987, pp 1720-1725

44. Guldager P.B., Thuesen G.G., Jorgensen J.L. Quality assurance for space instruments built with COTS, Proceeding of the 4-th international symposium of IAA Small Satellites for Earth Observation, Berlin, April 7-11, 2003, pp. 347 -351

45. Jorgensen J.L., Denver Т., Betto M. The PROBA satellite star tracker performance, Proceeding of the 4-th international symposium of IAA Small Satellites for Earth Observation, Berlin, April 7-11, 2003, pp. 201 206

46. Jorgensen J.L., Denver Т., Maurizio В., Jorgensen P.S. MICROASC a miniature star tracker, Proceeding of the 4-th international symposium of IAA Small Satellites for Earth Observation, Berlin, April 7-11, 2003, pp. 157-162

47. Liebe C.C. Charged Particle-Induced Noise in Camera Systems // IEEE Transactions on nuclear science, Vol. 48, No. 4, August 2001, pp 1541-1549

48. Liebe С.С. et al., Star Tracker Design Considerations for the Europa Orbiter Mission, in 1999 Proc. IEEE Aerospace Conf., Aspen CO, Mar. 6-13, 1999

49. Sawyer D. and Vette J. AE8 trapped electron model, to be published by National Space Science Data Center, NASA-Goddard Space Flight Center

50. Sawyer D. and Vette J. AP8 trapped proton environment for solar maximum and solar minimum Rep NSSDC 76-06, National Space Science Data Center, Greenbelt, MD, Dec, 1976

51. Thuesen G.G., Guldager P.B., Jorgensen J.L. Application specific radiation tests for COTS EEE components, Proceeding of the 4-th international symposium of IAA Small Satellites for Earth Observation, Berlin, April 7-11, 2003, pp. 353 -356