Как работает инфракрасный космический трекер гиперзвуковых объектов на базе HTV-X1

Япония разворачивает в космосе технологию отслеживания гиперзвуковых ракет. Грузовой корабль HTV-X1 стартовал на ракете H3 с Танегасимы и успешно пристыковался к МКС. После выполнения миссии его будут использовать как космическую экспериментальную платформу для испытания инфракрасных сенсоров, способных фиксировать тепловой след гиперзвукового планерного блока (HGV), маневрирующего на скоростях более Маха 5 и почти незаметного для обычных радаров.

Космос для каждого

Магазин от Universe Space Tech

№2 (177) 2020

К товару
Грузовой корабль HTV-X1 во время стыковки с МКС. Источник: JAXA

Идея проста: с орбиты сенсоры получают более чистые линии обзора и больше времени для предупреждения, а алгоритмы обработки данных позволяют отличать цель от фона. Проект официально заложен в бюджете Минобороны Японии: предусмотрено $24,6 млн на демонстрацию возможностей спутникового обнаружения / сопровождения HGV и испытания в космосе инфракрасных сенсоров именно на платформе нового грузового корабля HTV-X. Это часть усиления возможностей в космической сфере, включая создание спутниковых группировок ситуационной осведомленности.

Как это работает? В упрощенном виде — это космический детектор тепла. Спутниковый инфракрасный сенсор постоянно смотрит на Землю и фиксирует все, что сильно нагревается во время полета. Гиперзвуковая ракета или планер на скоростях 5+ Маха раскаляет обтекаемые поверхности и воздух вокруг — для ИК-камеры это как раскаленная искра на темном фоне. Алгоритмы сравнивают кадры один за другим, отсеивают облака, пожары и зайчики от Солнца, находят маленькую горячую цель, которая быстро движется, и строят ее траекторию. Секрет заключается в сочетании трех вещей: взгляд сверху (более длительное время наблюдения и отсутствие радиогоризонта), тепловые окна атмосферы, где тепло хорошо видно, и быстрая обработка данных / ИИ, которая мгновенно отличает ракету от фона. Несколько сенсоров с разных орбит вместе дают более точное наведение и заблаговременное предупреждение.

HTV-X.
Визуализация отслеживания гиперзвуковых целей с помощью ИК-сенсоров. Источник: DALLE

Почему это полезно? Высокочувствительные ИК-сенсоры и методы быстрой обработки треков пригодны и для науки: улучшение обнаружения метеоров и повторных входов аппаратов в атмосферу, отслеживание космического мусора, термонаблюдение за извержениями и лесными пожарами, а также тестовые режимы для будущих астрономических ИК-миссий. Привлечение HTV-X в качестве орбитальной лаборатории ускоряет повышение TRL таких инструментов и алгоритмов, что напрямую выгодно космическим исследованиям.
Хотите быстро разобраться, что такое КАБ и почему о «реактивных» версиях так много говорят? Простыми словами объясняем, чем КАБ отличается от ракеты, как работают навигация и усилитель, каковы реальные дальности и точность, что влияет на цену и какие контрмеры действительно работают. Читайте подробный разбор в нашем материале «Реактивные КАБы — дешевые ракеты России: как работают и чем опасны».