Математическое моделирование космических радиосистем наблюдения Земли

В докладе рассматривается применение математического и полунатурного моделирования при создании, испытаниях и эксплуатации космического радиолокатора с синтезированной апертурой (РСА).
Полунатурный наземный эксперимент с РСА, в котором часть блоков заменена их математическими моделями, позволяет еще в наземных условиях изучить свойства РСА и оптимизировать его. При полунатурном моделировании в [1] используется преобразование зондирующего сигнала путем расчета в отраженный сигнал от цели для каждого импульса РСА в сеансе (математическая модель РСА известна). Рассчитанный отраженный сигнал с помощью генератора сигналов произвольной формы подается на вход приемной системы РСА. Системным критерием является высокое разрешение РСА.
Системный подход делает актуальными теоретические исследования взаимодействия радиоволн с различными объектами и средами. Применение решения задачи дифракции на двух телах существенно расширяет возможности моделирования.
Разработан математический аппарат, основанный на решении методом собственных функций задач дифракции электромагнитных волн на двух телах типа диск, сопряженный с двумя полусферами, и неоднородный шар без центральной симметрии, образованный вложенными друг в друга без пересечения однородными шарами для характерных размеров объектов до L ~ 10  [2]. Этот аппарат применен при создании антенных систем космических аппаратов РКК «Энергия» [2]. Создано несколько приближенных моделей. Получено плоскослоистое приближение с заданной точностью, обусловленной разработанными количественными критериями коротковолнового и длинноволнового приближений [5].
Исследуется аномальное взаимодействие радиоволн с холодной неоднородной плазмой вблизи критической концентрации, где теоретически предсказано явление качественной и количественной зависимости напряженности поля Е от малых параметров задачи [3].
Созданный математический аппарат может быть применен при исследовании радиолокации препятствий типа «Стелс» и изучении влияния плазменных образований на точность работы системы ГЛОНАСС [5].
Системный подход на основе математического и полунатурного моделирования позволит существенно сократить время и финансовые затраты на создание, испытания и эксплуатацию РСА в условиях космического полета.
Даются результаты расчетов.

1. Козлов И.П., Лепехина Т.А., Николаев В.И., Сиганьков. В.И. Тезисы докл. 11-ой междунар. конф. «Авиация и космонавтика», (13 – 15).11.12 г., М.: МАИ, С. 237.
2. Козлов И.П., Р и Э, – 2001. – Т. 46, №8. – С. 932 – 939.
3. Козлов И.П., Письма в ЖТФ, – 2000, – Т. 26, В.14, – С. 28 – 35.
4. Козлов И.П., Васильев И.С., Р и Э, – 2012, – Т.57, №2, С. 237 – 239.
5. Васильев И.С., Козлов И.П., Космонавтика и ракетостроение, 2012, №3, С. 154 – 160.