Оценка эффективности транспортировки космических аппаратов с минимальной радиационной деградацией солнечных фотоэлементов

Неотъемлемой составляющей практически всех космических миссий являются транспортные операции, обеспечивающие изменение орбиты космического аппарата или перевод его на отлетную траекторию. Повы- шающиеся требования к эффективности транспортировки космических аппаратов формируют потребность в поиске возможных способов ее увеличения и оценке характеристик, сопутствующих предлагаемым способам. Применяемые в настоящее время разгонные блоки и межорбитальные буксиры, как правило, используют маршевый двигатель на химическом топливе, хотя все чаще встречаются решения с применением электрора- кетного двигателя. Благодаря высокой скорости истечения рабочего тела, значительно превышающей ско- рость истечения продуктов горения в химическом двигателе, эффективность использования массы вещества электроракетным двигателем значительно превышает этот показатель для химического двигателя. Однако малая тяга, обеспечиваемая электроракетным двигателем, приводит к высокой длительности транспортной операции и, как следствие, к значительному времени воздействия факторов космического пространства, в частности, радиационного излучения, поэтому применение только электроракетного двигателя не всегда удовлетворяет требованиям к миссии. Одним из перспективных направлений повышения эффективности транспортных операций является ком- бинирование в составе двигательной установки традиционного химического и электроракетного двигателей. Различные аспекты применения подобной комбинированной двигательной установки, состоящей из сол- нечной электроракетной установки и разгонного блока «Фрегат», рассматривались, например, в рамках НИР «Двина ТМ». В отличие от химического двигателя, в котором энергия высвобождается из химических связей, энергия для ускорения рабочего тела электроракетным двигателем подводится извне. Наибольшее распространение в качестве источника энергии на околоземных орбитах, где величина солнечного излучения достаточна для удовлетворения потребностей космического аппарата в энергии, получили солнечные батареи. Солнечные батареи чувствительны к радиации, в их внутренней структуре накапливаются повреждения и их характери- стики деградируют, поэтому существует потребность в учете накопленной за время выполнения транспорт- ной операции радиационной дозы и оценке снижения эффективности солнечных элементов. Неравномерная интенсивность облучения в сформированных магнитным полем Земли радиационных поясах (пояса Ван Аллена) может быть учтена, если проводить оценку интенсивности радиации в точках траектории выполнения маневра с использованием модели радиационных поясов Земли. В работе предлагается метод, позволяющий учесть воздействие ионизирующего излучения на деградацию солнечных батарей при выполнении транспортной операции с использованием комбинированной двигательной установки на основе ЖРД и ЭРДУ с учетом выбранной траектории и модели радиационного пояса Земли.