스타 트래커

Star tracker
이 기사는 천문학 장치에 관한 것이다.삼각대 마운트(카메라 장비)에 대해서는 천체 사진 » 장비 설정을 참조하십시오.
STARS 실시간 별 추적 소프트웨어는 2012-12-29년 남극에서 발사된 고고도 기구 탑재 우주론 실험인 EBEX 2012의 이미지를 기반으로 작동합니다.

스타 트래커는 광전지나 [1]카메라를 사용하여 별의 위치를 측정하는 광학 장치이다.많은 별들의 위치가 천문학자들에 의해 높은 정확도로 측정되었기 때문에, 위성이나 우주선의 별 추적기는 별에 대한 우주선의 방향(또는 자세)을 결정하기 위해 사용될 수 있다.이를 위해, 스타 트래커는 별의 이미지를 얻고, 우주선의 기준 프레임에서 겉으로 보이는 위치를 측정하며, 별의 위치를 항성 카탈로그에서 알려진 절대 위치와 비교할 수 있도록 식별해야 합니다.스타 트래커는 관측된 별의 패턴과 하늘의 알려진 별의 패턴을 비교하여 별을 식별하는 프로세서를 포함할 수 있습니다.

역사

1950년대와 1960년대 초, 관성 항법 시스템([2]INS)이 대륙간 범위에 대해 충분히 정확하지 않았던 시대에 스타 트래커는 초기 장거리 탄도 미사일과 순항 미사일의 중요한 부분이었다.

냉전 시대의 미사일이 목표물을 향해 날아가는 것을 생각해 보자. 그것은 처음에는 북쪽으로 날아가 북극 상공을 지나 다시 남쪽으로 날아가기 시작한다.미사일의 관점에서 보면, 그 뒤에 있는 별들은 남쪽 지평선에 더 가까워지고 있고, 앞에 있는 별들은 떠오르는 것처럼 보인다.비행 전 미사일이 정확한 위치에 있다면 그 순간 어느 위치에 있어야 하는지를 기준으로 별의 상대 각도를 계산할 수 있다.그런 다음 이를 측정된 위치와 비교하여 비산물을 올바른 [2]궤도로 되돌리는 데 사용할 수 있는 "에러 오프" 신호를 생성할 수 있다.

지구의 자전으로 인해 사용 가능한 위치에 있는 별들은 하루의 경과와 목표물의 위치에 따라 변한다.일반적으로 여러 개의 밝은 별을 선택하고 발사 시 하나를 선택합니다.오로지 항성 추적에 기반한 유도 시스템의 경우, 일반적으로 자기 테이프와 같은 일종의 기록 메커니즘이 하루 동안 별의 각도를 나타내는 신호로 미리 기록되었습니다.발매 시점에서, 테이프는 적절한 [2]시점으로 전송되었습니다.비행하는 동안, 테이프의 신호는 망원경이 별의 예상 위치를 가리키도록 대략적인 위치를 잡는데 사용되었다.망원경의 초점은 광전지와 일종의 신호 발생기, 전형적으로 헬리콥터로 알려진 회전 원반이었다.이 초퍼는 광전지에 별의 이미지가 반복적으로 나타났다 사라지게 하여 신호를 생성하고, 신호를 평활하여 교류 출력을 생성합니다.그 신호의 위상을 테이프의 위상과 비교하여 유도 [2]신호를 생성했습니다.

스타 트래커는 종종 INS와 결합되었다.INS 시스템은 가속도를 측정하고 시간 경과에 따라 가속도를 통합하여 속도를 결정하고, 선택적으로 이중으로 통합하여 발사 위치를 생성합니다.작은 측정 오류도 통합되면 "드리프트"라고 하는 상당한 오류가 됩니다.예를 들어, SM-64 나바호 순항 미사일용으로 개발된 N-1 항법 시스템은 시간당 1해리의 속도로 표류했는데, 이는 2시간 비행 후 INS가 실제 위치에서 2해리(3.7km; 2.3mi) 떨어진 위치를 표시하게 된다는 것을 의미한다.이것은 약 반 마일이라는 원하는 정확도를 벗어난 것이었다.

INS의 경우 자기테이프를 제거하고 대신 INS에 의해 제공되는 신호를 제거할 수 있습니다.시스템의 나머지 부분은 이전과 동일하게 작동합니다. INS의 신호가 스타 트래커를 대략적으로 배치한 다음 별의 실제 위치를 측정하여 오류 신호를 생성합니다.그런 다음 이 신호를 사용하여 INS에서 생성되는 위치를 보정하여 누적 드리프트를 [2]트래커의 정확도 한계까지 줄입니다.이러한 "항성 관성" 시스템은 1950년대부터 1980년대까지 특히 흔했지만,[3][4] 일부 시스템은 오늘날까지 그것을 사용한다.

현재의 테크놀로지

현재 많은 모델이[5][6][7][8][9] 있습니다.또한 글로벌 큐브샛 연구자와 개발자 [10]커뮤니티를 위해 설계된 개방형 프로젝트도 존재합니다.높은 감도를 필요로 하는 스타 트래커는 우주선으로부터 반사된 햇빛이나 우주선 추진기의 배기가스 플룸(태양광 반사 또는 스타 트래커 창문의 오염)으로 인해 혼란스러울 수 있습니다.또한 스타 트래커는 다양한 광학적 오차원(구면 수차, 색수차 등)과 더불어 다양한 오차(낮은 공간 주파수, 높은 공간 주파수, 시간적 등)에 취약하다.또한 항성 식별 알고리즘에는 많은 잠재적 혼란의 원인이 있다(행성, 혜성, 초신성, 인접한 별에 대한 점 확산 함수의 쌍모달 특성, 다른 인근 위성, 지구의 대도시의 점원 광공해 등).일반적으로 사용되는 밝은 항성은 약 57개입니다.하지만, 더 복잡한 임무의 경우, 우주선 방향을 결정하기 위해 전체 스타 필드 데이터베이스가 사용됩니다.고충실도 자세 결정을 위한 일반적인 항성 카탈로그는 표준 베이스 카탈로그(예: 미국 해군 천문대)에서 생성된 다음, 예를 들어, 겉보기 등급 변동, 색상 지수 불확실성 또는 헤르츠스프룽-러셀 다이어그램 내의 위치 때문에 문제가 있는 별을 제거하기 위해 필터링된다.신뢰성.이런 종류의 별 카탈로그는 우주선 안에 있는 수천 개의 별들을 메모리에 저장하거나, 아니면 지상 정거장에서 도구를 사용하여 처리한 [citation needed]후 업로드 할 수 있다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Star Camera". NASA. May 2004. Archived from the original on July 21, 2011. Retrieved 25 May 2012.
  2. ^ a b c d e Hobbs, Marvin (2010). Basics of Missile Guidance and Space Techniques. Wildside Press. pp. 1–104. ISBN 9781434421258.
  3. ^ Hambling, David (2018-02-15). "Launching a Missile From a Submarine Is Harder Than You Think". Popular Mechanics. Retrieved 2020-06-12.
  4. ^ "Star Trackers". Goodrich. Archived from the original on May 17, 2008. Retrieved 25 May 2012.
  5. ^ "Ball Aerospace star trackers". Ballaerospace.com. Retrieved 2013-09-09.
  6. ^ "Attitude and Orbit Control Systems". Jena-optronik.de. Retrieved 2013-09-09.
  7. ^ "Optronic activities". Sodern. Retrieved 2017-11-09.
  8. ^ "OpenStartracker". UBNL. Retrieved 2018-01-14.
  9. ^ "Introducing SOST: An Ultra-Low-Cost Star Tracker Concept Based on a Raspberry Pi and Open-Source Astronomy Software". IEEE Access. Retrieved 2021-10-06.