Космические аппараты и технологии
Статьи журнала - Космические аппараты и технологии
Все статьи: 347
Обзор конструкций адаптеров современных космических аппаратов
Статья
Техническим устройством, позволяющим осуществить конструкторскую и функциональную связь космического аппарата и ракеты-носителя, является адаптер. Это устройство воспринимает нагрузки, возникающие при наземной эксплуатации и транспортировании космического аппарата, а также при старте ракеты-носителя, поэтому оно должно обладать высокими жесткостью и прочностью. В России необходимая жесткость определяется разработчиком ракеты-носителя в виде требований к собственным частотам системы «КА + адаптер», закрепленной по стыку с ракетой-носителем. Иностранные производители космической техники накладывают ограничения на массу и положение центра масс космического аппарата, предлагая при этом готовые варианты адаптеров с необходимым интерфейсом. Существуют различные конструктивные схемы адаптеров, при этом главной задачей каждой является обеспечение необходимой жесткости системы «КА + адаптер». В статье приведен обзор вариантов исполнения адаптера для одиночного запуска у различных зарубежных производителей космической техники. Подробно рассмотрены технология изготовления адаптеров, их несущая способность и габаритные размеры, способы соединения с космическим аппаратом. Приведены также способы группового запуска космических аппаратов и соответствующие им конструкции, дана оценка эффективности применения таких конструкций с точки зрения массы выводимого полезного груза.
Бесплатно
Статья научная
Представлен обзор конструкций зеркальных антенн космических аппаратов с твердотельными прецизионными размеростабильными рефлекторами. Изложена история эволюции технологии производства антенн для космических аппаратов. Сформулированы требования, предъявляемые к современным зеркальным антеннам космических аппаратов, предназначенными для передачи высочастотных радиосигналов. Рассмотрены особенности использования композиционных материалов при изготовлении рефлекторов антенн в контексте их отражающих способностей. Приведена классификация зеркальных антенн. Изложены особенности размещения антенн на космическом аппарате. Рассмотрены различные конструкции рефлекторов современных антенн. Проанализированы различные способы обеспечения точности формы и жесткости рефлекторов. Представлены различные варианты усиливающей конструкции, размещаемой на тыльной стороне рефлектора, такие как композитные рамы, ребра жесткости из сотовых панелей, изогридное подкрепление и другие варианты. Описан способ регулировки оболочки рефлектора для получения формы, близкой к идеальному параболоиду. Описаны антенны с контурной зоной обслуживания и дифхроичные антенны. Рассмотрены антенные сборки, размещаемые на космических аппаратах, и их преимущества. Подставлен обзор инженерных анализов, проводимых на этапе проектирования антенн. Рассмотрены типы испытаний, с помощью которых проверяется работоспособность антенн космических аппаратов.
Бесплатно
Обзор методов анализа микровибраций
Статья
Известно, что на сегодняшний день проблема микровибраций в конструкциях космических аппаратов является актуальной и широко исследуемой. Работа современных космических аппаратов систем спутниковой геодезии, связи, дистанционного зондирования Земли, космических телескопов связана с использованием бортовой аппаратуры, чувствительной к микровибрации. В большинстве случаев условия для нормального функционирования прецизионной аппаратуры космических аппаратов обеспечиваются за счет работы электромеханических устройств, которые, в свою очередь, являются источниками вибрации. В настоящей статье предпринята попытка осветить основные подходы к анализу микровибраций, которые существуют на данный момент. В этой связи проведен анализ как отечественных, так и зарубежных источников, в которых центральной является проблема анализа микровибраций. Сформулирована проблема микровибраций и ее роль в создании современных космических аппаратов. Приведен литературный обзор по методам и подходам к расчетному и расчетно- экспериментальному анализу микровибраций на космических аппаратах. На основе анализа публикаций по близкой тематике сформулированы задачи, которые должны быть решены в процессе анализа конструкции КА на микровибрации. Выявлены преимущества, недостатки и ограничения существующих подходов и методов.
Бесплатно
Статья
Одним из основных компонентов любого космического аппарата (КА) являются антенны, с помощью которых осуществляется прием и передача информации. Неотъемлемым этапом производства КА является проведение наземной экспериментальной отработки (НЭО) как КА в полном сборе, так и отдельных его частей, в том числе и антенн. После прохождения антенной очередного этапа испытаний необходимо проверить соответствие ее радиотехнических характеристик (РТХ) требованиям, заявленным в техническом задании (технических условиях). Важнейшими характеристиками любой антенны являются её коэффициент усиления (КУ) и коэффициент эллиптичности (КЭ). Цель настоящей статьи – рассмотрение основных методов измерения КУ и КЭ антенн СВЧ-диапазона, описание основных особенностей их применения, рассмотрение преимуществ и недостатков в сравнении с другими методами. В статье рассмотрены такие известные методы измерения коэффициента усиления и коэффициента эллиптичности, как метод трех антенн, метод сравнения, метод плоского экрана. Рассмотрен метод трех антенн на планарном сканере ближнего поля с использованием двух трактов, а также с использованием индикаторного приемника. Описан метод сравнения на коллиматорном антенном полигоне в двух вариантах: с использованием двух эталонных антенн, с помощью одной из которых измеряются амплитуды сигнала, а также с использованием двухканального измерителя мощности.
Бесплатно
Обзор эволюции российских космических станций и перспектив их развития
Статья
Представлены история развития российских орбитальных космических станций и перспективы развития этого направления. Рассмотрена значимость их применения для исследования ближнего и дальнего космического пространства. Выполнен краткий обзор советской и российской космических программ по развитию орбитальных станций. Также проанализированы тенденции развития отдельных орбитальных станций, выделены ошибки реализации и методы их решения. Рассмотрены научная значимость орбитальной станции «Мир» и эксперименты, проведенные на ней. Подведены итоги 15-летней работы станции. Проанализированы причины создания, этапы развития Международной космической станции, текущие результаты ее эксплуатации, проводимые научные исследования и эксперименты, а также дальнейшие планы по ее эксплуатации. Кроме того, рассмотрены текущие разработки Российской орбитальной станции, этапы ее развития, планируемые научные эксперименты и изучены перспективы использования орбитальных станций в долгосрочной перспективе. Этот материал может быть использован при написании диссертации, посвященной истории и научной значимости российских орбитальных станций, а также для проведения исследований по анализу ошибок, сравнительному анализу с другими космическими программами и при разработке новых технологий для будущих миссий.
Бесплатно
Обзор электронасосных агрегатов систем терморегулирования космических аппаратов
Статья
В статье дана краткая характеристика условий работы космического аппарата, указаны основные причины нагрева и появления теплового градиента, приводится информация о необходимости перераспределять излишки тепловой энергии. Рассматриваются активные системы терморегулирования и их преимущества, указываются космические аппараты, для которых приоритетно применение систем терморегулирования данного типа. Выделяется электронасосный агрегат как ключевой узел активных систем терморегулирования. Рассматривается электронасосный агрегат с позиции электромеханической системы, выделяются его ключевые элементы. Приводится описание предпочтительных типов насоса, кратко рассматриваются виды активных систем терморегулирования. Подробно рассматривается иностранный и отечественный опыт применения электронасосных агрегатов на борту космических аппаратов, особенности их конструкций, определяются наиболее распространенные типы ключевых элементов. По итогам обзора делается вывод о том, что наиболее актуальной компоновкой электронасосного агрегата является центробежный электронасос с бесколлекторным двигателем постоянного тока и гидродинамическими опорами. Также указывается, что электронасосный агрегат является изделием с большим ресурсом работы и это приводит к усложнению задачи контроля технического состояния с целью предупреждения отказа.
Бесплатно
Облачные технологии и их роль в развитии электронного обучения
Статья научная
Электронное обучение для развития нуждается в организации центров обработки данных (ЦОД). В сфере образования ЦОД позволят создать электронные библиотеки и сделать дистанционное обучение доступнее. Но создание ЦОД образования имеет свою специфику.
Бесплатно
Обобщенная функция желательности Харрингтона для сравнительного анализа технических средств
Статья научная
Рассматривается математический аппарат на основе обобщенной функции желательности Харрингтона для получения относительно точной оценки эффективности в виде конкретного числа, которую можно использовать в дальнейшем анализе технических средств.
Бесплатно
Оборудование для выращивания полупроводниковых гетероструктур в открытом космосе
Статья
Настоящая статья посвящена краткому описанию особенностей оборудования, разработанного в Институте физики полупроводников им. А. В. Ржанова для проведения экспериментов по выращиванию полупроводниковых гетероструктур из молекулярных пучков в открытом космосе в условиях орбитального полета международной космической станции. Описаны конструктивные особенности технологической оснастки и систем управления, предназначенных для реализации процесса эпитаксии многослойных кристаллических пленок. Отработка процессов эпитаксии полупроводниковых пленок в условиях космического пространства позволит выращивать сложные полупроводниковые структуры с резкими границами, служащие основой для создания солнечных элементов, а также приборов современной СВЧ, опто- и микроэлектроники. Каскадные фотоэлектрические преобразователи на основе таких многослойных гетероструктур из полупроводниковых соединений А3В5 обладают высокой эффективностью и радиационной стойкостью и, поэтому, наиболее широко применяются для изготовления космических солнечных батарей. Высокая эффективность таких батарей обусловлена широким спектральным диапазоном, в котором эффективно поглощается солнечное излучение и используется в фотоэлектрическом преобразовании.
Бесплатно
Статья
В статье исследуются методы интеллектуального анализа телеметрической информации космических аппаратов. Кратко дано текущее состояние и основные недостатки процесса контроля при осуществлении управления полетом космических аппаратов. Устранение недостатков предлагается осуществить внедрением процедур интеллектуализации в части анализа телеметрической информации. На основе методов кластерного анализа данных предложен способ автоматического определения момента возникновения аномалий в состоянии космических аппаратов, которые являются предвестниками нештатных ситуаций. Изложена принципиальная схема работы интеллектуальной системы контроля, построенная на базе использования метода кластерного анализа телеметрической информации космических аппаратов. Обоснованы условия выбора метода и критерия кластеризации с учетом целей, преследуемых при решении задач контроля при управлении полетом космических аппаратов. Приведено математическое описание методов и критериев кластеризации, выбранных для дальнейшей практической апробации. Для апробации предлагаемого метода анализа для различных методов и критериев кластеризации проведены расчеты с использованием архивной телеметрической информации. С точки зрения времени заблаговременного обнаружения аномалии в состоянии для отдельной составной части космических аппаратов делается выбор метода и критерия кластеризации для проведения дальнейших исследований и опытных работ.
Бесплатно
Обслуживаемый космос. Новые достижения и перспективы
Статья
Число работ, направленных на разработку технологий сервисных услуг в космосе, за последние пять лет значительно увеличилось. Кроме таких промышленных гигантов как Orbital-ATK, Northrop Grumman, MDA Ltd., Maxar Technologies на рынок реализации сервисных услуг выходят и стартапы, которые разрабатывают и демонстрируют практически действующие технологии. Учитывая эту тенденцию, ожидается, что в течение ближайших нескольких лет техническое обслуживание в космосе станет одним из актуальных направлений. В статье рассматриваются проектируемые и действующие сервисные космические аппараты зарубежных стран, состояние и направления их развития. Приведены краткие характеристики и возможности сервисных космических аппаратов. Обозначены направления решения основных задач по проектированию и изготовлению перспективных сервисных космических аппаратов. В качестве лидеров серии созданных и создаваемых космических аппаратов сервисного обслуживания более подробно рассмотрены спутники «MEV-1» и «MEV-2», изготовленные компанией Northrop Grumman, «ELSA-d», изготовленный Astroscale и SSTL, а также «OSAM-1» компании Maxar Technologies, позволяющий производить роботизированную дозаправку топливом в космосе и демонстрацию возможности сооружения крупных конструкций в космосе без непосредственного участия со стороны человека. Результаты исследования, проведенного по доступным интернет-источникам, обобщены и представлены в настоящем материале. Цель статьи – проанализировать необходимость, пути и методы развития сервисных услуг, провести оценивание перспектив применяемых технологий.
Бесплатно
Однокристальные вычислительные системы ответственного применения
Статья научная
Рассмотрено современное состояние проблем проектирования электронных систем управления ответственного применения. Изложена общая хронология использования электронных компонент в составе бортовых вычислительных комплексов отечественных космических аппаратов. Приведены общие сведения о элементной базе специального назначения от ведущих мировых производителей. Изложены результаты проектирования библиотечных компонент для однокристального бортового вычислителя.
Бесплатно
Статья научная
Предложен оперативный метод описания переходных процессов в электрических цепях, показано применение метода
Бесплатно
Определение категории устойчивости для распределенных автоматизированных систем управления
Статья
В настоящее время космические системы и средства стали одним из основных инструментов обеспечения боевой и повседневной деятельности вооруженных сил развитых государств мира. В современных условиях космические системы встают в ряд стратегических компонент, устойчивость функционирования которых критична для сохранения военно-стратегического равновесия. Анализ конфликтов последних десятилетий показал тенденцию к смещению противоборства в космическую сферу и киберпространство. Космические системы и средства позволяют существенно повысить боевые возможности войск, а государство, не обладающее возможностью использования средств вооруженной борьбы, размещенных в воздушно-космической сфере, или допустившее просчеты в политике развития и использования своих космических систем и средств, будет обречено на гарантированное поражение в будущих военных конфликтах. Обороноспособность и безопасность Российской Федерации непосредственно зависят от состояния и возможностей средств стратегического предупреждения о подготовке к агрессии, начале ракетно-ядерного нападения, а также качества всестороннего обеспечения космическими силами и средствами армии и флота в мирное и военное время. В связи с этим появилась необходимость осуществить корректировку содержания категории устойчивости функционирования распределенных автоматизированных систем управления.
Бесплатно
Статья научная
Критические напряжения находятся из условий минимума потенциальной энергии системы с использованием уравнения Эйлера вариационной задачи. Получены конечные формулы для случаев осевого и внецентренного сжатия. Приведен порядок расчета. Показано, что расчетные и экспериментальные данные для опорных кронштейнов ракеты-носителя «Космос-3М» дают хорошие совпадения.
Бесплатно
Статья
Для передачи СВЧ?энергии и в различных точных приборах часто используют трубы с малым сечением, которые могут быть частью волноводных трактов антенно-фидерных устройств космических аппаратов. Волочение трубчатой заготовки через роликовую фильеру с дорнованием является надежным и технологичным методом изготовления прямолинейных секций волноводного тракта. Цель исследования – разработка методики расчета напряжений в трубчатой заготовке и усилий при волочении, учитывающей трение и изменения пределов текучести материалов. Исследование проводилось методом математического моделирования. Для расчета применялся метод последовательных приближений. Составлен алгоритм и приведены основные формулы для определения искомых параметров. Были проведены расчеты для труб с прямоугольным сечением 3,6х1,8 мм из сплавов М4 и Л63, определены усилия, возникающие при протягивании в дорне, валках и суммарные усилия протягивания. Выявлены и обоснованы на основе расчетов закономерности, возникающие в ходе технологического процесса. Определено влияние геометрии и материалов заготовок на основные технологические параметры. Расчетная модель может быть использована для моделирования технологического процесса, при изготовлении труб малого сечения из других металлов, с учетом изменения их предела текучести в ходе деформации. Метод расчета может быть применен при определении рациональных режимов волочения труб малого сечения.
Бесплатно
Определение остаточного ресурса анизогридной конструкции из полимерного композиционного материала
Статья научная
Рассматривается способ определения остаточного ресурса несущей способности конического адаптера для космического аппарата с использованием кинетической концепции прочности. Адаптер представляет собой сетчатую коническую конструкцию, полученную методом намотки с использованием высокомодульных угольных волокон и полимерной матрицы ЭХД-МД. Результаты экспериментальной проверки длительной прочности показывают эффективность применения кинетической концепции прочности.
Бесплатно
Статья
Измерение характеристик движения космического аппарата является важнейшей задачей для обеспечения функционирования любой спутниковой системы. На основании полученных координат и составляющих вектора скорости производится определение орбиты космического аппарата и прогнозирование его движения, необходимое для организации сеансов управления и связи. Однако, по причине неполной детерминированности орбиты из-за влияния гравитационных аномалий, сопротивления среды и других возмущающих сил, это прогнозирование нуждается в постоянном уточнении. Определение траекторных параметров космических аппаратов традиционно осуществляется с использованием измерительных каналов радиотехнических систем с активным ответом, совмещенных с каналами передачи телеметрической и командной информации, с помощью средств наземного комплекса управления с привлечением специализированных командно-измерительных систем, комплексов и баллистического центра. Также известны способы траекторных измерений космического аппарата с применением глобальных навигационных спутниковых систем, что предполагает наличие на борту аппаратуры приема навигационных сигналов. Вместе с тем для существующих и перспективных космических систем различного назначения все более актуальным становится расширение областей автономного функционирования. В статье рассмотрен способ определения скорости движения негеостационарного космического аппарата с многолучевой антенной системой без использования наземных измерительных средств. Проведена оценка погрешностей вектора скорости для метода непосредственного измерения радиальных скоростей объекта. Предложены меры по повышению точности определения скорости движения космического аппарата с использованием информации о местонахождении абонента.
Бесплатно
Оптимальное раскрытие спиц крупногабаритного трансформируемого рефлектора по иерархии критериев
Статья
В статье рассматривается процесс управления угловым движением спицы крупногабаритного рефлектора космического базирования с учетом изгибных колебаний. В настоящее время антенны больших размеров активно используются для приема и передачи данных. При выводе больших конструкций в космос возникает задача надежного разведения спиц, так как они уложены в малый объем для возможности установки их в ракете-носителе. Ввиду возможности возникновения различных нештатных ситуаций, таких как заклинивание элементов, зацепление сетеполотна, необходимо выполнять повторное раскрытие антенны. Поэтому важно разработать алгоритмы управления, позволяющие надежно решать задачи прямого и реверсивного движения. В процессе раскрытия и сведения элементов рефлектора появляются различные деформации в конструкции. При сведении спиц антенны поперечные колебания вносят наибольший вклад в колебательный характер переходного процесса. В настоящее время для раскрытия крупногабаритных рефлекторов применяются упруго-деформированные элементы, также используется программа управления. Это не позволяет корректировать управление при изменении условий раскрытия. В работе исследована возможность минимизации колебаний конструкции при ее раскрытии за счет применения алгоритмов оптимального управления в режиме реального времени. Прямое и реверсивное движение элементов антенны производится посредством оптимизации по иерархии из двух критериев. Приведены результаты численного моделирования оптимального поворота спицы рефлектора. Предложенный алгоритм позволяет выбирать оптимальное управление в нештатных ситуациях для различных типов крупногабаритных рефлекторов.
Бесплатно
Оптимальный прием навигационных сигналов
Статья научная
Рассматриваются недостатки существующих алгоритмов обработки навигационных сигналов. Представлены варианты решения описанных недостатков на основе Фурье и Вейвлет-преобразований. Также озвучены преимущества предложенных алгоритмов.
Бесплатно
