Статьи журнала - Космическая техника и технологии
Все статьи: 435
К проекту освоения луны: некоторые инженерно-психологические и медицинские проблемы
Статья научная
Предложения, подготовленные Рабочей группой Роскосмоса и РАН по интеграции программ использования автоматических и пилотируемых средств освоения Луны, вызывают активную дискуссию среди ученых и специалистов космической отрасли. Представлен ряд направлений, связанных с инженерно-психологическими и медицинскими аспектами плана освоения Луны. К ним относятся: разработка эффективных средств профилактики неблагоприятного воздействия на восприятие и сенсомоторные навыки оператора лунной базы сочетанного влияния перегрузок и невесомости в полете к Луне, а затем длительного воздействия лунной, сниженной по отношению к земной, гравитации; расчет параметров обитаемости лунной базы: оптимального персонального пространства, освещенности, размещения функциональных зон, решение вопросов обеспечения условий для работы и рекреации, коммуникации, психологической поддержки с Земли; создание тренажеров, человеко-машинного интерфейса, средств мониторинга деятельности роботов, позволяющих оператору, находящемуся на большом удалении (при наличии задержки прохождения сигнала) с высокой надежностью и оптимальной «психофизиологической ценой» управлять сложными машинами, созданными на основе современных информационных технологий; разработка медико-психологических критериев отбора и подготовки операторов находящегося на окололунной орбите космического комплекса и лунной базы. Обоснована необходимость совместных работ космических инженеров и медиков в указанных направлениях.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматриваются материалы о развитии стендовой базы Научно-испытательного центра ракетно-космической промышленности и вопросы повышения эффективности и безопасности экспериментальной отработки перспективных двигательных установок средств выведения на криогенных компонентах топлива для исследования объектов ближнего и дальнего космоса. Показано, что наиболее опасными являются испытания двигателей и двигательных установок на компонентах кислород, метан и водород. Они могут сопровождаться разгерметизацией топливной системы при нештатных ситуациях - аварийных выбросах компонентов, взрывах и пожарах. Приведены результаты расчёта избыточного давления во фронте ударной волны в зависимости от массы выброса водорода и коэффициента его участия во взрыве. Сформулированы специальные и дополнительные меры безопасности испытаний двигателей и двигательных установок на испытательном стенде.
Бесплатно
Статья научная
Стыковочный механизм типа «штырь-конус» около 40 лет применяется для стыковки российских кораблей и модулей. Предлагается его новая кинематическая схема для снижения динамических контактных нагрузок и возможности стыковки к пассивным портам с различной конфигурацией приемных конусов. Новый механизм отличается от существующего следующими основными особенностями. Двухступенчатая фрикционная муфта используется вместо пружины и электромагнитных тормозов в осевом демпфере. Универсальный шарнир подвижного корпуса перемещен в основание стыковочного механизма, а ориентация пружин и электромагнитных тормозов бокового демпфера изменена в соответствии с этим новым положением. Рычаги выравнивания существующего механизма заменены ограничителем, перемещающимся вдоль продольной оси подвижного корпуса. Новый стыковочный механизм предназначен, прежде всего, для перспективного пилотируемого корабля, а также других кораблей и модулей.
Бесплатно
Командно-программное управление полетом Российского сегмента МКС
Статья научная
В процессе реализации программы полета космического аппарата (КА) требуется передавать управляющие воздействия его бортовым системам с Земли. Традиционно выдача управляющих воздействий осуществляется из трех источников: Центр управления полетами, бортовой комплекс управления, экипаж (для пилотируемых КА). Данная статья посвящена решению задач командно-программного управления полетом Российского сегмента Международной космической станции со стороны наземного комплекса управления. Командно-программное управление КА - это реализация запланированных операций КА с использованием командной радиолинии и бортового комплекса управления КА. Под операциями в данном случае можно понимать совокупность управляющих воздействий на КА, «объединенных единым замыслом и направленных на достижение заданной цели». Для того чтобы реализовать полетную операцию, необходимо решить ряд задач командно-программного управления. В данной статье мы уделим основное внимание следующим задачам: формирование массивов командно-программной информации для реализации полетных операций, верификация командно-программной информации на математической модели бортового комплекса управления.
Бесплатно
Компьютерная методика выбора параметров механизма защёлок периферийного стыковочного агрегата
Статья научная
При разработке отечественного периферийного стыковочного агрегата, соответствующего Международному стандарту систем стыковки, возникла задача уменьшения габаритов механизмов защёлок, обеспечивающих сцепку. В статье описан принцип работы этих механизмов. Предложена методика, позволяющая выбрать такое расположение их шарниров, при котором звенья находятся внутри заданной области в процессе функционирования. Для формирования различных вариантов расположения шарниров используется равномерная ЛПт-последовательность. Описан способ оценки максимальных нагрузок, действующих на звенья. Показано, что уменьшение габаритов существующего механизма защёлок возможно только при увеличении несущей способности звеньев. Предложенная методика является частью программного инструмента, автоматизирующего проектирование нового механизма защёлок.
Бесплатно
Компьютерное моделирование активной фазированной антенной решетки
Статья научная
Рассматривается актуальность проектирования активных фазированных антенных решеток для гарантированного решения целевой задачи обеспечения подвижной спутниковой связи, приводится математическое, численное и электродинамическое моделирование активных фазированных антенных решеток.
Бесплатно
Статья научная
Для обеспечения мягкой посадки возвращаемого аппарата проектируемого РКК «Энергия» пилотируемого транспортного корабля нового поколения планируется использование парашютно-реактивной системы посадки. Посадочная твердотопливная двигательная установка срабатывает непосредственно у земли на высоте 5-10 м. Струи двигательной установки оказывают влияние на аэродинамические характеристики возвращаемого аппарата на этом участке движения и воздействуют на посадочную поверхность. Сопла посадочной твердотопливной двигательной установки имеют нетрадиционную форму - прямоугольное критическое сечение переменной площади со сложной формой входного участка и косой срез выходного сечения. Течение в таких соплах мало изучено и требует проведения специальных исследований. Для определения влияния струй посадочной твердотопливной двигательной установки на аэродинамические характеристики возвращаемого аппарата и их воздействия на посадочную поверхность в рамках компьютерного моделирования планируется использование программного пакета FloEFD. В соответствии с принятой РКК «Энергия» практикой компьютерного моделирования, промышленным расчетам предшествует проведение тестовых расчетов, подтверждающих целесообразность использования пакета для решения данной задачи. Для тестирования пакета FloEFD на предмет возможности его использования для исследования течения в соплах посадочной твердотопливной двигательной установки выбрана задача расчета истечения затопленной холодной сверхзвуковой струи воздуха из осесимметричного конического сопла. В статье приводятся результаты расчетов и их сравнение с данными экспериментальных исследований.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрено совместное решение задачи определения аэродинамических характеристик и относительного движения возвращаемого аппарата и крышки люка парашютного контейнера при их разделении, выполненное инжиниринговой компанией «ТЕСИС» и РКК «Энергия» с использованием компьютерного (математического) моделирования на базе программного комплекса FlowVision. Задача решалась применительно к возвращаемому аппарату перспективного транспортного корабля, разрабатываемому РКК «Энергия». Исследовано влияние на процесс разделения начальных значений кинематических параметров возвращаемого аппарата (скорость и высота полета, углы атаки и крена, угловые скорости), усилий толкателей крышки, фала вытяжного парашюта и других факторов. Выявлены критические значения параметров, при которых возможны соударения возвращаемого аппарата и крышки люка парашютного контейнера. Даны рекомендации по выбору оптимальных размеров и структуры расчетной сетки, а также шага интегрирования по времени для получения удовлетворительной сходимости при решении задач подобного рода. Для отдельных исследованных режимов представлены зависимости изменения по времени коэффициентов аэродинамических сил и моментов возвращаемого аппарата и крышки люка парашютного контейнера, изменения относительных координат центра масс крышки люка в процессе разделения и ее кинограммы движения, позволяющие проследить влияние на траекторию движения начальных значений варьируемых параметров. Установлено, что неустойчивость течения около возвращаемого аппарата, характерная для этих режимов обтекания (М ∞~0,6...0,8; α = 10...30°), и возникающая при этом асимметрия течения, а также начальная угловая скорость вращения аппарата вокруг продольной оси обусловливают появление поперечной силы, моментов крена и рыскания и, как следствие, пространственное движение крышки люка парашютного контейнера с выходом траектории ее движения из плоскости угла атаки возвращаемого аппарата.
Бесплатно
Контактные силы в аравнениях движения космических аппаратов при стыковке и причаливании
Статья научная
Стыковка и причаливание космических аппаратов представляют собой управляемые механические процессы их сборки на орбите, которые реализуются с использованием активного и пассивного стыковочных агрегатов. Направляющие поверхности агрегатов обеспечивают уменьшение их боковых и угловых рассогласований при сближении. Модели контактного взаимодействия этих поверхностей при стыковке и причаливании можно разделить на два класса. Контакты двух тел (звеньев механизмов и стыковочных агрегатов) с несколькими степенями свободы и соизмеримой массой рассматриваются в первом классе моделей как динамические процессы и описываются дифференциальными уравнениями движения с временно наложенными односторонними ограничениями (связями). Моделирование контактов уравнениями связей приводит к дифференциально-алгебраическим уравнениям и является вычислительно менее эффективным. Описание контактов направляющих поверхностей через их внедрение и контактную жесткость обеспечивает аналогичный результат при высокой гибкости и вычислительной эффективности моделирования...
Бесплатно
Концептуализация разработки бортовых лазерных локационных систем космических аппаратов
Статья научная
В работе представлен новый подход к разработке бортовых лазерных локационных систем (ЛЛС), используемых при сближении и стыковке космических аппаратов. При этом подходе учитываются требования к аппаратуре и специфика ее применения. Описан порядок проведения расчетных оценок, используемый при концептуализации ЛЛС, который основан на имеющемся опыте разработки различных бортовых ЛЛС для перспективных космических аппаратов и результатах исследований по их реализации. На основе известного уравнения лазерной локации получены выражения для оценки динамического диапазона измерений ЛЛС при различных геометрических и отражательных характеристиках пассивного объекта. Обобщен имеющийся опыт наземных испытаний лазерной локационной аппаратуры, который может быть использован при испытаниях и отработке перспективных бортовых ЛЛС, и представлено описание необходимого оборудования.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты концептуально-проектных исследований облика электро -ракетного разгонного блока (ЭРБ) - космического транспортного блока (буксира) с маршевыми электроракетными двигателями (ЭРД), питаемыми от солнечных батарей. Рассмотрена задача развёртывания многоплоскостной низкоорбитальной группировки малых космических аппаратов (МКА) с использованием ЭРБ. Смену плоскостей орбиты функционирования МКА предложено формиро вать на основе учёта влияния разности скоростей прецессии опорной и рабочей орбит из-за влияния нецентрально сти гравитационного поля Земли. Определены требования к энергодвигательной системе ЭРБ с учетом её работы для компенсации аэродинамического сопротивления в процессе ожидания на опорной орбите поворота плоскости орбиты функционирования МКА. Показана возможность при использовании четырёх ЭРБ на основе ЭРД типа «стационарный плазменный двигатель» в качестве маршевых двигателей и арсенид-галлиевых солнечных батарей осуществить развёртывание на орбите высотой 600 км в четырёх плоскостях орбитальной группировки из 24 малых КА массой ~250 кг каждый одним пуском РН среднего класса типа «Союз-2.1б».
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрена задача взаимоувязанного развития наземной космической инфраструктуры и орбитальной группировки космических аппаратов дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Ввиду значительного количества элементов космического и наземного сегментов космической системы ДЗЗ неоднородной структуры необходим механизм разработки её концепций с получением уточнённых исходных данных для определения мер по оптимизации конфигурации наземного сегмента ДЗЗ в географической составляющей с оснащением приёмных комплексов, предусматривающих приём целевой информации с высокопроизводительных космических аппаратов ДЗЗ. Приведены тенденции развития средств и технологий передачи целевой информации ДЗЗ, в частности - состояние магистральной сети высокоскоростной оптической линии связи в целях определения возможных мест размещения элементов наземного сегмента ДЗЗ. Введены показатели, системно характеризующие возможности распределённой сети пунктов приёма информации. На основе полученных данных выявлены системные закономерности в развитии наземного сегмента по приёму целевой информации ДЗЗ в зависимости от состояния орбитальной группировки ДЗЗ, определяющие дальнейшую выработку стратегии развития наземной космической инфраструктуры ДЗЗ.
Бесплатно
Концепция комплекса систем жизнеобеспечения экипажей межпланетных экспедиций
Статья научная
В статье определен состав систем, обеспечивающих регенерацию воды и кислорода из продуктов жизнедеятельности экипажа в замкнутом физико-химическом комплексе системы жизнеобеспечения межпланетных космических экспедиций. Это комплекс с модернизированными системами регенерации воды из всех возможных источников, с обезвоженными рационами питания, системой регенерации кислорода из диоксида углерода на основе электролиза диоксида углерода с получением кислорода и монооксида углерода с его последующей гидрогенизацией до воды и метана, и с включением биологических звеньев. Такой комплекс может быть создан как базовый на основе модернизации комплекса систем жизнеобеспечения станций «Мир» и МКС как для лунных и межпланетных полетов, так и для полетов на орбите Земли. При этом значительно уменьшается грузопоток на пилотируемую орбитальную станцию ресурсных элементов систем и продуктов для экипажа. В статье приведены схемы и параметры основных проектируемых систем регенерации и базового комплекса в целом, а также массоэнергетическая сводка комплекса.
Бесплатно
Статья научная
Основные результаты пятого Оценочного доклада Межправительственной группы экспертов по изменению климата стали фундаментом климатического соглашения Парижской конференции ООН по климату (декабрь 2015 г.), определив пути парирования глобальной экологической катастрофы на Земле. Конференция подтвердила необходимость ограничений выбросов парниковых газов в атмосферу Земли. Однако выполнение целей, поставленных в Оценочном докладе, вызывает сомнение из-за существующих политических и экономических разногласий государств, что подтверждает уровень обязательств по ограничению выбросов, взятых руководителями стран, участвовавших в конференции. В данной работе предлагается рассмотреть возможность использования нераскрытых потенциалов космонавтики для решения глобальной проблемы потепления климата путем пополнения Адаптационного фонда ООН за счет реализации редких материалов, добытых на Луне, и создания резервного космического энергоклиматического комплекса. Это позволит, с одной стороны, увеличить финансовую помощь развивающимся странам в борьбе с последствиями изменения климата и оказать поддержку развитию лунной промышленной инфраструктуры, а также созданию космической системы регулирования термического режима, с другой стороны, соответственно возможностям стабилизировать географические координаты климатических зон, уровень океана и т. д., уменьшив потери живой природы и, в т. ч., Цивилизации.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлены результаты проектно-исследовательских работ по определению технического облика и основных характеристик транспортно-энергетической системы на основе солнечного межорбитального электроракетного буксира. Анализируются преимущества использования солнечных межорбитальных буксиров при создании эффективных космических транспортных систем. Рассмотрены проектный облик солнечного буксира мощностью 400 кВт (СМБ-400) и параметры транспортной системы на его основе. Рассмотрены возможные варианты элементов энергодвигательного комплекса (солнечные и аккумуляторные батареи, электроракетные двигатели). Приведены результаты расчетов параметров транспортной системы для обеспечения грузопотока на геостационарную и окололунную орбиты. Показана привлекательность использования солнечных межорбитальных буксиров для решения коммерческих задач и освоения ближнего космического пространства в интересах перспективных пилотируемых программ.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается концепция оптимизации конструкционных параметров электромагнитных экранов с целью защиты чувствительного бортового оборудования космического аппарата от мощных электромагнитных помех в ближней зоне излучения. Цель оптимизации - подбор геометрических параметров экрана и материалов изготовления для достижения необходимой эффективности экранирования при наименьших экономических затратах. Описан метод моделирования источников электромагнитных помех в виде эквивалентных генераторов и излучаемых ими полей. Данный метод основан на использовании измерений напряженности поля от реальных бортовых приборов, что существенно повышает точность моделей. Представлен метод расчета электрической составляющей электромагнитного поля, генерируемого источником, в ближней зоне. Рассмотрен метод расчета электрического поля, проникающего сквозь экран. Представлен алгоритм получения исходных данных для оптимизации параметров экранов для мощных источников электромагнитных помех на борту космического аппарата.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлена концепция ускоренной, двухэтапной разработки унифицированного транспортного модуля на базе электроракетного двигателя холловского типа КМ-10, способного работать на различных режимах по напряжению и мощности электропитания. На первом этапе на базе эксплуатируемой спутниковой платформы, снабжаемой двумя двигателями КМ-10, создаётся малоразмерный прототип транспортного модуля энерговооружённостью ~15 кВт для проведения космического эксперимента. На втором этапе модифицированием прототипа транспортного модуля путём увеличения числа двигателей и замены штатных солнечных батарей платформы на новые, более мощные гибкие батареи, апробированные в космическом эксперименте, создаётся унифицированный транспортный модуль энерговооружённостью ~50 кВт как средство энергодвигательного обеспечения для эффективного решения широкого круга задач в околоземном пространстве. Показано, что такой модуль, используемый в комплексе с ракетами-носителями среднего и тяжёлого классов, может обеспечить значительно меньшую удельную стоимость доставки полезных грузов на окололунную орбиту по сравнению с традиционными средствами на базе жидкостных ракетных двигателей.
Бесплатно
Космическая погода и риски космической деятельности
Статья научная
В статье дается обзор факторов космической погоды и их воздействия на околоземное космическое пространство и космическую деятельность. Солнечная активность и ее проявления в виде повышенных потоков жесткого электромагнитного и корпускулярного излучения рассмотрены как основной источник космической погоды, создающей опасность для космонавтов, космических аппаратов (КА) и Международной космической станции. Качественно оценено прямое или косвенное воздействие факторов космической погоды (галактические космические лучи, радиационные пояса, солнечные космические лучи, электромагнитные излучения), геомагнитных бурь и суббурь на радиационную безопасность космонавтов, поверхностную и объемную электризацию КА, деградацию солнечных батарей и материалов КА, одиночные сбои в электронике, аномальное торможение КА и потерю высоты орбиты, на радиосвязь и работу космических радиосистем. В периоды сильных геомагнитных возмущений и бурь повышается общий уровень опасности в результате возрастания уровня корпускулярной радиации, возникновения возмущения ионосферы и ионосферных неоднородностей, распухания атмосферы, генерации геомагнитно-индуцированных токов, облегчаются условия проникновения в магнитосферу энергичных частиц галактических и солнечных космических лучей. Приводятся примеры воздействий различных факторов космической погоды, в т. ч. экстремальных проявлений, на космическую технику и технологии.
Бесплатно
Космическая система оперативного мониторинга земной поверхности на базе малых космических аппаратов
Статья научная
В настоящей статье представлены основные результаты проектно - поисковых исследований по созданию космической системы оперативного мониторинга земной поверхности на базе малых космических аппаратов1 дистанционного зондирования Земли, обеспечивающей оперативное получение высокодетальных изображений земной поверхности с разрешением 0,7-1,0 м, захватом 20 км и точностью привязки получаемых изображений в плане 15 м с высоты орбиты ~300 км при массе космического аппарата ~200 кг с высокой периодичностью (не реже 1,0-1,5 ч). Указанные параметры соответствуют современному мировому уровню и вполне достижимы для отечественной промышленности.
Бесплатно
Космические радиоизотопные термоэлектрические генераторы на америции-241
Статья научная
В связи с дефицитностью радионуклида плутония-238, использовавшегося ранее в радиоизотопных термоэлектрических генераторах (РИТЭГ) в качестве источника электроэнергии космических аппаратов для исследования дальнего космоса, рассмотрена и обоснована возможность разработки РИТЭГ, в котором в качестве первичного источника энергии использован радионуклид америций-241, имеющий период полураспада 432 года. Рассмотрены общие сведения об америции-241 и состояние работ по применению америция-241 в РИТЭГ. Представлены конструкционные схемы РИТЭГ на америции-241 для электрических мощностей 1...5 и 5.50 Вт и экспериментальные образцы микромодульной низкотемпературной и двухкаскадной среднетемпературной термоэлектрической батареи. Сравнение параметров РИТЭГ на америции-241 и плутонии-238 в диапазоне электрических мощностей 1.30 Вт показало, что РИТЭГ электрической мощностью более 10 Вт как на америции-241, так и на плутонии-238 имеют близкие значения КПД, оцениваемые в ~7%. Обсуждены существующие возможности и проблемы, требующие решения, для создания РИТЭГ космического назначения на америции-241 с использованием существующих и перспективных термоэлектрических материалов.
Бесплатно
