Возможности многофункционального использования 3D-лазерных локаторов в исследовательских космических миссиях к телам Солнечной системы

В осуществленных и планируемых космических миссиях к астероидам, сближающимся с Землей (АСЗ), и другим малым небесным телам (МНТ) Солнечной системы часто применяются лазерные каналы, но круг решаемых ими задач, как правило, ограничивается дальнометрией или высотометрией при посадке на МНТ спускаемого аппарата миссии. Потенциальные возможности лазерных измерителей в подобных миссиях используются далеко не полностью.
В настоящей статье предлагается комплексное использование на борту КА миссии к АСЗ трехмерного лазерного локатора (3D-локатора), функционирующего на всех этапах - сближения, подлета, близкого пролета аппарата около АСЗ или полета по астероидо-центрической орбите, при посадке на АСЗ. На больших дальностях 3D-локатор работает в режиме дальномера, а на малых (несколько км и ближе) расстояниях позволяет получать детальный трехмерный «портрет» АСЗ и производить прецизионные измерения радиальной скорости.
Режим трехмерного наблюдения достигается за счет применения матричного ФПУ, каждый элемент которого, помимо амплитуды (яркости), выдает координату дальности до соответствующего фрагмента поверхности астероида, в результате чего образуется высокодетальное объемное изображение с разрешением от единиц метров до единиц сантиметров. Достигаемые трехмерность и высокодетальность съемки позволят получить необходимую точность определения формы, размеров, характера поверхности грунта АСЗ, которые, в свою очередь, обеспечат определение структуры, физических свойств АСЗ, помогут совершить прецизионную точность посадки на наиболее приемлемый участок поверхности спускаемого модуля. Путем лазерно-искровой эмиссионной спектроскопии твердотельного вещества с помощью мощного импульсного лазера из состава 3D-локатора и мультиспектрального фотоприемного устройства возможна оценка химического состава грунта АСЗ.
В случае ударного воздействия специального КА-импактора на астероид и наблюдения результатов воздействия с другого аппарата (что, в частности, предполагается в миссии AIDA) 3D-лазерный локатор сможет произвести детальный мониторинг и определить изменения параметров движения астероида после столкновения даже при очень малых отклонениях орбиты АСЗ с точностью и оперативностью, недостижимыми для наземных средств наблюдения.
Приведен анализ достижимых характеристик 3D-лазерного локатора при его создании на основе отечественных разработок.