Статьи журнала - Космическая техника и технологии
Все статьи: 446
Статья научная
В области создания и использования космических аппаратов (КА) сформировалось направление по созданию орбитальных группировок, базирующихся на КА малого веса и размеров. Новый класс «умных группировок» связывается с автономизацией КА за счёт автоматизации как процессов принятия решений на борту, так и процессов согласованного взаимодействия между КА в решении поставленной целевой задачи, что позволяет создавать самоорганизующуюся группировку - «рой» КА. Такой подход представляется перспективным для построения группировок маломассогабаритных КА, что позволяет дополнить список существующих способов управления средствами дистанционного зондирования Земли, сделав акцент на повышении целевых характеристик группировки, в частности на оперативности, адаптивности и эффективности решения целевой задачи наблюдения района интересов.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена рассмотрению вопросов введения в комплекс систем жизнеобеспечения экипажа пилотируемого космического модуля оборудования для санитарно-гигиенической обработки средств личной гигиены и предметов одежды космонавтов. Предложена перспективная технология для разработки такой системы, рассмотрены варианты схем ее реализации в пилотируемом космическом модуле, определены преимущества и недостатки каждой из предложенных схем. Предлагаемая технология санитарно-гигиенической обработки средств личной гигиены и предметов одежды космонавтов на борту пилотируемого космического модуля позволит существенно уменьшить массу и объем доставляемых грузов. Кроме того, наличие в составе комплекса систем жизнеобеспечения такого оборудования увеличит степень замкнутости этого комплекса.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты выполненных РКК «Энергия» концептуально-проектных исследований по возможным областям и эффективности использования космических средств на базе ядерных источников электроэнергии мощностью сотни и тысячи киловатт и электроракетных двигательных установок. Рассмотрены космические аппараты и комплексы: связи и наблюдения, для очистки космоса от техногенного засорения, защиты Земли от астероидной опасности; планетные электростанции; многоразовые буксиры в программе освоения Луны и обеспечения полета на Марс.
Бесплатно
Статья научная
В статье изложены новаторские технические решения по бортовому радиотехническому и наземному комплексам управления полетом долговременной орбитальной станции «Мир» и орбитального корабля «Буран», а также их развитие в современных аналогичных системах Российского сегмента Международной космической станции (МКС) и во взаимодействующих с МКС пилотируемых и транспортных кораблях «Союз-МС» и «Прогресс-МС».
Бесплатно
Статья научная
В комплекс регенерационных систем жизнеобеспечения экипажей пилотируемых долговременных космических объектов планируется вводить оранжереи для улучшения среды обитания. Космические оранжереи будут обеспечивать членов экипажа свежей зеленью с хорошо усвояемыми витаминами и пищевыми волокнами, а также оказывать психофизиологическую поддержку в условиях длительной космической экспедиции. В статье приводится аналитический обзор конструкций ряда созданных и создающихся отечественных и зарубежных оранжерей, способных работать в условиях космического полета. Приведены их основные конструкционные и эксплуатационные характеристики, проанализированы проблемы на пути разработки более производительных космических оранжерей. Обосновываются преимущества отечественной конвейерной космической оранжереи с цилиндрической посадочной поверхностью для непрерывного производства витаминной зелени и других овощей на борту пилотируемого космического аппарата. Отмечена необходимость создания отечественного наземного прототипа полноразмерной космической оранжереи для отработки технологии выращивания растений на орбитальных станциях, транспортных кораблях, на лунной и марсианской форпостных базах.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены современное состояние и перспективные разработки РКК «Энергия» в области пилотируемой космонавтики. Завершается разработка трех новых модулей для Российского сегмента Международной космической станции (МКС): многоцелевого лабораторного, узлового и научно-энергетического. Ведется разработка транспортного грузового корабля повышенной грузоподъемности. Рассмотрена возможность после завершения эксплуатации МКС создания Российской орбитальной станции, для транспортно-технического обеспечения которой планируется создание нового грузовозвращающего корабля, трансформируемого модуля и новой шлюзовой камеры. Приведены характеристики разрабатываемого пилотируемого транспортного корабля нового поколения. Одна из его модификаций будет использоваться в перспективной программе пилотируемых полетов, которая позволит обеспечить начало пилотируемых миссий на поверхность Луны и в дальнейшем - освоение дальнего космоса. Рассмотрены предлагаемые этапы этой программы.
Бесплатно
Статья научная
Проблема поддержания в допустимых пределах токсических микропримесей в атмосфере обитаемых космических объектов находится на стадии решения. Это связано как с большим количеством классов токсических примесей в составе этой атмосферы, так и с трудностями удаления микропримесей. Для атмосферы космических станций с целью поддержания допустимого содержания токсических микропримесей разработаны специальные системы их удаления. В статье представлены перспективные комбинированные средства удаления вредных примесей, в которых в штатном режиме совместно работают адсорбционный и фотокаталитический блоки. Такие средства позволяют удалять как вредные примеси, так и микроорганизмы, а также мелкую пыль, увеличивая биологическую полноценность атмосферы космической станции.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрен подход к решению задачи планирования наблюдений астрономических объектов заданного каталога с космического аппарата с учетом наложения ограничений на интервалы времени выполнения наблюдений. Представлена формализация задачи в виде задачи выбора маршрута, которая включает формулировки в виде задачи коммивояжера и частично-целочисленной задачи линейного программирования, решаемых методами целочисленного программирования. Приведены примеры построения оптимальных программ наблюдений астрономических объектов с орбитального космического аппарата, иллюстрирующие возможность практического использования предложенных методов планирования наблюдений, в т. ч. для реализации наблюдений с орбитального космического аппарата на интервалах полета с изменяющейся светотеневой обстановкой на орбите. Показана эффективность применения предложенного подхода как для построения оптимальных программ наблюдения, так и для анализа условий и определения возможных параметров наблюдений.
Бесплатно
Статья научная
В конструкции спускаемого аппарата пилотируемого космического корабля «Союз ТМА» применяются композиционные материалы на основе стеклянных волокон и фенольно-формальдегидного связующего. Связующее содержит в своем составе большое количество химически активных, в т. ч. и легковоспламеняющихся, компонентов. Формование и отверждение таких материалов производится вакуумно-автоклавным методом при повышенных температуре и давлении рабочей среды. Когда в качестве рабочей среды применяется воздух, существует возможность протекания реакций с участием кислорода, которые негативно сказываются на физико-механических свойствах материала и создают угрозы неуправляемых реакций окисления вплоть до термоокислительной деструкции материала. Разработанная технология формования в нейтральной среде исключает возможность окисления материала, разрушения и разгерметизации вакуумных резиновых чехлов, применяемых при формовании, повышает безопасность и стабильность производственного процесса, качество и надежность изделий. Особое внимание уделено созданию условий для обеспечения минимальных градиентов температур на изделиях при нагреве, термостатировании и охлаждении, а также обеспечению равномерного распределения связующего в материале в процессе формования. Результатом работы стало повышение уровня физико-механических характеристик теплозащитных материалов, точности геометрических параметров изделий и снижение их массы. Важнейшим фактором, обеспечившим достижение указанных результатов, является создание новой технологии производства теплозащитных покрытий в нейтральной среде и высокоавтоматизированного автоклавного комплекса, который также обеспечивает технологическую основу для производства новых перспективных изделий из композиционных материалов.
Бесплатно
Подготовка космического эксперимента "Кулон-плазма"
Статья научная
Исследования пылевой плазмы активно проводятся уже около четверти века во многих лабораториях на Земле, а также в условиях микрогравитации на борту Международной космической станции. В настоящее время идет подготовка к новому эксперименту. В работе описаны цели и задачи эксперимента, его особенности и отличие от предыдущих экспериментов, объясняется необходимость его проведения в условиях микрогравитации. Задачей эксперимента является изучение эволюции открытых диссипативных систем сильно взаимодействующих макрочастиц в газоразрядной плазме, получение данных о фазовых переходах и динамике активных броуновских частиц, динамике дефектов и дислокаций в структурах плазменно-пылевых систем.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлены основные положения методики подтверждения количественных требований к надежности разгонных блоков типа ДМ по результатам летных испытаний с учетом итогов эксплуатации прототипов. Методика построена на основе объединения статистических данных в форме биномиальной статистики по результатам летных испытаний вновь разработанной модификации разгонного блока и результатов эксплуатации прототипов. В математической модели, используемой для объединения статистических данных, за основу принят достигаемый уровень значимости критерия проверки гипотезы о принадлежности биномиальных выборок к одной генеральной совокупности. Рассмотрено применение усеченного последовательного плана испытаний для статистического контроля качества продукции с целью принятия решения о завершении летных испытаний разгонного блока с учетом результатов эксплуатации прототипов. Применение этого плана позволяет сократить количество запусков в рамках летных испытаний для подтверждения заданного требования к вероятности безотказной работы разгонного блока в полете.
Бесплатно
Статья научная
В данной статье рассматривается динамика раскрытия солнечных батарей - одной из ключевых динамических операций функционирования космических аппаратов. Обоснована необходимость анализа динамики раскрытия батарей уже на ранних стадиях проектирования. Приведены актуальные кинематические схемы раскрытия, указаны структурные элементы системы раскрытия. Рассмотрены подходы к математическому моделированию процесса раскрытия солнечных батарей, основанные на методах аналитической механики с учетом особенностей моделируемой системы: конструкции солнечной батареи и свойств отдельных ее элементов, кинематической схемы ее раскрытия, средств инициации разворота панелей и т. д. В статье предлагается методический подход к моделированию раскрытия крупногабаритных солнечных батарей космического аппарата с универсальным формированием расчетной модели, удобный для разработки эффективных численных алгоритмов и высокоскоростных программных реализаций. Этот подход основан на представлении конструкции космического аппарата и солнечных батарей как пространственной структурно-сложной системы тел, совершающих относительное движение под действием специфических силовых факторов. Для каждого тела записываются уравнения движения на основании общих теорем динамики. Действие других элементов батареи на выделенное тело учитывается в виде сил и моментов реакции связи. Для их определения составляются специальные уравнения, вид и структура которых обусловлены конструкцией узлов соединения отдельных элементов батареи. Предложенный подход обладает широкими адаптационными возможностями, позволяющими описывать различные конструкции и схемы раскрытия. Он позволяет определять основные интегральные параметры процесса раскрытия солнечных батарей.
Бесплатно
Статья научная
В статье приведены предпосылки создания и основные характеристики портативного переносного наземного комплекса приема телеметрической информации, предназначенного для приема и передачи в Центр управления полетами (ЦУП) в реальном масштабе времени данных по спуску космических аппаратов «Союз ТМА» с орбиты искусственного спутника Земли (ОИСЗ), включая процесс разделения отсеков корабля при движении по траектории, проходящей вне зон связи со станциями слежения на территории Российской Федерации. Портативный наземный комплекс разработан на современной системно-технической базе с управляемым программно-математическим обеспечением, прост в эксплуатации. При этом впервые в качестве основного канала передачи полного потока телеметрической информации в ЦУП использовалась сеть Интернет. В период 2011.2015 гг. портативный наземный комплекс надежно обеспечил прием телеметрии на всех спусках кораблей «Союз ТМА» с ОИСЗ в режиме передачи информации в ЦУП в реальном масштабе времени.
Бесплатно
Постреляционная система управления базой данных на основе словарной технологии
Статья научная
Предстоящий этап преобразований по расширению границ применения информационных технологий в деятельности предприятий ракетно-космической отрасли подразумевает значительный рост потоков обрабатываемой информации. Для надёжного и безопасного хранения, передачи, классификации и последующего анализа информации различного вида необходимо располагать технологиями, способными поддержать не только внутреннюю деятельность предприятия, но и предоставить возможность прогнозирования стоимости и сроков выполнения опытно-конструкторских работ, основываясь на высоких требованиях к изделиям ракетно-космической техники и текущих производственных условиях. Болъшие объёмы данных, а также их структурное разнообразие существенно влияют как на сложность проектирования реляционных баз данных, так и на скорость выполнения запросов. Отказ от однозначности полей в реляционной базе данных (отказ от требований первой нормальной формы) приводит к постреляционной модели данных. В постреляционной модели данных существенно сокращается количество таблиц (за счёт их вложения) при сохранении простоты структуры и возможности объектного подхода. При построении системы управления постреляционной базой данных возникает множество технических проблем, связанных с хранением и доступом к данным. Авторы предлагают их решение путём построения системы управления постреляционной базы данных на основе словарной технологии. Разработанная авторами словарная технология обладает функциональной полнотой и высокой скоростью работы с информацией, представленной в лексикографическом виде. Блочное построение базы данных позволяет представить данные в виде многомерных кубов, что присуще многомерным базам данных. Хранение данных организовано в виде словарей, количество которых определяется количеством блоков, количеством атрибутов и способом представления таблиц с учётом возможности ведения вложенных таблиц. Управление большим количеством словарей реализовано в виде словарного диспетчера. Диспетчер на основе словаря организует доступ ко всем составляющим словарей базы данных. Построение словаря специальной структуры решает задачу пополнения базы данных без существенной перестройки словаря хранения данных, при этом нет необходимости использования процедур индексации. Структура данных описана в словаре-справочнике, что позволяет оперативно изменять структуру базы данных без необходимости коррекции хранения данных. Для выполнения запросов разработан словарный язык запросов, позволяющий задавать множество условий для отбора информации. Данный подход представляется перспективным в плане создания промышленных систем управления базами данных.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается применение наземного комплекса управления перспективными пилотируемыми космическими аппаратами (НКУ ПКА), включая Российскую орбитальную станцию и пилотируемый транспортный корабль, при выведении и функционировании их на околоземных и окололунных орбитах. Для непосредственного и ретрансляционного контроля ПКА и управления их полётом предлагается использовать универсальную наземную станцию командно-измерительной системы (УНС КИС) с программно определяемой структурой сигнала. С помощью имитационного моделирования оптимизирована схема размещения УНС КИС при запуске ПКА с космодрома Восточный на разные орбиты. В статье также сформулированы научнотехнические проблемы создания НКУ ПКА.
Бесплатно
Построение оптической лунной навигационной системы на базе космических аппаратов АО "НПО Лавочкина"
Статья научная
Рассматривается задача создания оптической системы глобального позиционирования на Луне метровой точности, предназначенной для обслуживания ограниченного числа абонентов. Показано, что оптимальным решением задачи будет непрерывный контроль положений световых лазерных маяков на поверхности Луны с борта искусственного спутника Луны, оснащенного бортовой телекамерой, а также - с борта космического аппарата, помещенного в точки Лагранжа (L1 и L2) системы Земля - Луна. Показана возможность реализации глобальной оптической лунной навигационной связной системы на базе космических систем создаваемых в АО «НПО Лавочкина» космических проектов: обсерватории «Спектр-УФ», лунных аппаратов «Луна-25» и «Луна-26». Использование данных космических систем позволит перевести создание навигационной связной системы, как части будущей инженерной инфраструктуры освоения Луны, в реальную плоскость.
Бесплатно
Статья научная
В статье описывается новый подход к анализу состояния теплозащитного покрытия спускаемого аппарата пилотируемого корабля «Союз». Разработана математическая модель, позволяющая на основании набора цифровых фотографий наружной поверхности спускаемого аппарата строить ее развертку. В основу модели заложен принцип перспективных преобразований трехмерного объекта при построении его проекции на видовую плоскость. Приведены условия и допущения при математической обработке фотографий. Описана методика фотографирования и построения развертки. Приведены примеры последующей обработки развертки для получения дополнительной информации по состоянию теплозащитного покрытия и полученные результаты. Показано, что использование указанной методики существенно улучшает точность построения схемы состояния теплозащитного покрытия и в значительной степени облегчает сравнительный анализ состояния теплозащитного покрытия разных аппаратов.
Бесплатно
Статья научная
Создание микроконтроллерной системы управления двигателем-маховиком для высокодинамичных космических аппаратов на российской элементно-компонентной базе позволило сформулировать постановку задачи по поиску функции управления в режиме заданной скорости вращения ротора двигателя-маховика. В данной статье изложен один из возможных вариантов математического исследования поставленной задачи, а именно - применение структурного анализа, базирующегося на теории графов. В рамках решения поставленной задачи был построен граф отработки новой требуемой скорости, а для рассмотрения варианта стохастического случая построены характеризующие его матрицы инцидентности и смежности. Поставленная задача была решена с помощью степенной матрицы, преобразующей множество смежных матриц графа допустимых маршрутов решения, найдена функция управления в реальном масштабе времени. По итогам проделанной работы осуществлены натурные испытания созданной функции управления скоростью вращения ротора двигателя-маховика, построена математическая модель функции управления в реальном масштабе времени, и сделаны выводы о возможности внедрения результатов данного исследования.
Бесплатно
