0,53 мкм. а также сигнатур корпуса ракеты с помощью активных средств на 0.53 мкм. 11 — старт ракеты- мишени 'Старберд'; 12 — слежение за ракетой с Земли: 13 — остров Уэйк: 14 — слежение за МТКК 'Спейс Шаттл' с Земли; 15 — расстояния (в км) между МТКК и ракетой-мишенью во время запуска и прекращения работы (Т) двигателей 4-х ступеней работы.
Ускорители ракеты 'Старберд' и отдельный ускоритель со ступенью с ЖРД должны были использоваться для сбора данных о факелах. Космические испытательные объекты, которые в ходе эксперимента планировалось выводить с МТКК типа 'Спейс Шаттл'. должны были использоваться для выполнения операций быстрого перенацеливания. В различных условиях освещенности и положениях Земли планировали осуществлять фоновые измерения лимба Земли и точки надира. Эксперимент 'Старлэб' включал в себя испытания с использованием звезд, планет, космических испытательных объектов и наземных установок.
Основное технические требование сводилось к тому, чтобы космическая платформа, предназначенная для захвата, сопровождения и целеуказания, могла определять местоположение цели. ее скорость, ускорение и ориентацию с достаточно высокой точностью, гарантировавшей поражение и уничтожение цели. Больше того, оружие направленной энергии должно было обладать очень высокой точностью прицеливания с тем, чтобы стабилизировать лазерный луч на уязвимой точке цели.
Решение всех этих военно-прикладных задач и должен был продемонстрировать эксперимент — Старлэб'. поскольку он должен был осуществить:
— оптическое обнаружение и сопровождение ракет ы по излучению ее факела:
— определение местоположения корпуса ракеты по информации, содержащейся и ее факеле;
— оптическое сопровождение ракеты при облучении ее лазером;
— точное целеуказание и стабилизацию луча маломощного лазера на специфической точке ракеты;
— использование излучения факела для коррекции оптических искажений во временной последовательности лучей (или импульсов) с тем, чтобы увеличить интенсивность лазерного излучения на прицельной точке.
Эксперимент 'Старлэб' планировали проводить в течение недели. Все оборудование размещалось в сдвоенном модуле 'Спейслэб' и на поддоне в отсеке полезной нагрузки МТКК 'Шаттл'. Запуск корабля производился из космического центра им. Кеннеди (шт. Флорида), а посадку намечалось произвести на авиабазе ВВС Эдвардс (шт. Калифорния). В экипаж корабля включали двоих специалистов но эксплуатации полезной нагрузки в эксперименте, помимо пяти астронавтов НАСА. Корабль планировали запустить на высоту 330,4 км, наклонение орбиты 33.4 град Центр управления работой полезной нагрузки и площадка научных операций располагались в центре космических полетов им. Маршала (Хантсвилл, шт. Алабама). Космические цели (ракеты 'Старберд') планировали запускать из Пикок-Пойнт (о. Уэйк) и с комплекса № 20 авиастанции ВВС США на мысе Канаверал (шт. Флорида). Общее руководство экспериментом осуществляло Управление СОИ. а основными участниками его проведения являлись Управление космических систем ВВС США. Командование стратегической обороны Армии США и НАСА.
Основной эксперимент в системе 'Старлэб' по слежению за ракетой начинается с наведения основного 1.55-м зеркала на стартовую позицию ракеты. (Кроме большого зеркала, в состав системы 'Старлэб' входит также телескоп диаметром 80 см. В хвостовой часто модуля 'Спейслэб' находится высококачественное оптическое окно для вывода излучения с тем, чтобы ввести лазерный луч в 80-см телескоп, который, в свою очередь, проецирует лазерный луч на большое ориентирующееся 1,55-см зеркало, установленное в кардановом подвесе.) Следящее устройство системы 'Старлэб' должно захватить факел ракеты и пассивно сопровождать ракету по излучению этого факела. Когда ракета в полете окажется в пределах досягаемости лазерного локатора (на основе твердотельного лазера нa стекле с неодимом YAG: Nd с удвоением частоты). система 'Старлэб' будет сопровождать ракету в активном режиме. Кожух, прикрывающий мишенный щит на 4-й ступени ракеты, сбрасывается примерно через 10 с. после запуска двигателя 3-й ступени. После этого мишенный щит фиксирует точность наведения и дрожания (угловые колебания) луча системы 'Старлэб'. Во время захвата и сопровождения ракеты изображение факела фиксируется на различных длинах волн — 0,2–0,32 мкм, 0,35-0,7 мкм, 2,7–4.3 мкм ультрафиолетового, видимого и среднего ИК-диапазона.
Процесс захвата цели системой 'Старлэб' начинается с маневрирования на орбите МТКК 'Спейс Шаттл' с тем, чтобы навести оптику 'Старлэба' нa стартовую позицию ракеты при появлении КК над горизонтом. Затем орбитальный корабль медленно поворачивается вокруг поперечной оси со скоростью 0,7 град/с. чтобы удерживать ракету в поле- зрения ориентирующегося (наводящего) зеркала системы 'Старлэб'.
Основная часть наблюдений должна будет проводиться до рассвета с тем, чтобы получать высококачественные данные без фоновых засветок. При отсутствии облачности в атмосфере на стартовой позиции ракеты будет задействован маяк прожекторного типа, излучение которого направляют в сторону орбитального ЛА для облегчения захвата цели. Маяк выключают непосредственно перед включением двигателей первой ступени. Основная проблема здесь также заключалась и в том. что телекамера захвата на основе ПЗС-матриц обеспечивала захват самого яркого объекта в поле зрения. Одновременно с ТВ- камерой работала и ИК-камера с широким полем зрения. При больших наклонных дальностях освещенные солнцем облака, как правило, оказываются ярче видимого излучения факела, поэтому в дневное время основным режимом захвата ракеты должен становиться ИК-режим. Конструкция разнообразных датчиков системы и программное обеспечение были в состоянии ориентироватъ наводящее зеркало таким образом, чтобы захватить ракету над облаками, а верхние ее ступени — после завершения полета по инерции второй ступени.
После захвата изображения ракеты осуществляется быстрый разворот наводящего зеркала, в результате изображение факела формируется около центра поля зрения камеры захвата, после чего начинается сопровождение. Переход с пассивного сопровождения корпуса ракеты 'Старберд' к активному происходит в конце работы двигателя второй ступени, а к активному сопровождению мишенного щита — во время работы двигателей третьей и четвертой ступеней ракеты. При демонстрации системы целеуказания в эксперименте 'Старлэб' используется луч маломощного гелий-неонового лазера, с высокой точностью и небольшими угловыми колебаниями направляемого в мишенный щит ракеты 'Старберд'.
Помимо получения данных о факелах твердотопливной ракеты 'Старберд'. в ходе эксперимента собирались также данные о факелах жидкостных ракет (они значительно отличаются от сигнатур РДТТ и являются более интенсивными). Запуск экспериментальных ракет был спроектирован так. чтобы обезопасить полет 'Шаттла'. Вероятность поражения МТКК даже при несанкционированном взрыве любой ступени ракеты — 10-6. Другие меры предосторожности касались работы с лазерным излучением, чтобы не допустить никакой опасности для зрения экипажа и наземного персонала.
Из других экспериментов следует выделить работы, связанные с управлением волновым фронтом для компенсации атмосферных искажений. Для захвата и сопровождения МТКК а также наведения на него лазерного луча сначала будет использована оптическая станция ВВС на о. Мауи, а затем система 'Старлэб' сама осуществит захват, сопровождение и лазерное целеуказание этой станции. В эксперименте будут использованы несколько лазеров с различными рабочими частотами. Лазер с о. Мауи, излучающий в голубой области видимого участка спектра, будет наведен на 'Шаттл'. Отраженное от уголковых отражателей излучение используется для адаптивной компенсации искажений зеленого луча лазера, направленного на 'Шаттл', и на его борту будут измерены характеристики этого излучения.
В боевой обстановке платформа с оружием направленной энергии должна быть в состоянии поражать многочисленные цели за минимально возможный период времени. При перенацеливании луча цель должна быть уничтожена, после чего луч практически мгновенно перемещается на новую цель и стабилизируется за очень короткое время с минимальным отклонением и дрожанием.
В ходе полета 'Шаттла' был предусмотрен эксперимент по быстрому перенацеливанию на две космические мишени, выводимые в космос с 'Шаттла'. Это два диффузно отражающих светлых сферических объекта диаметром ~ 47 см, хорошо отражающие солнечный свет, что облегчит их захват. После вывода на орбиту они будут перемещаться отдельно от системы 'Старлэб', что позволит осуществить их сопровождение, облучение и целеуказание. Эксперимент по перенацеливанию и ориентированию планировалось повторить несколько раз, поскольку сферические цели будут дрейфовать на значительном расстоянии, постепенно удаляясь.
